一种城市VANETs的多跳警告广播方法
【专利摘要】一种城市VANETs的多跳警告广播方法，本发明涉及多跳警告广播方法。本发明是要解决多跳广播导致信息冗余和信息包碰撞、MANET广播风暴的解决方案不完全适合应用于VANET、目前抑制广播风暴的方法限制了转发信息的中继节点数量、基于位置机制有相对较低的广播冗余和延迟的问题而提出一种城市VANETs的多跳警告广播方法。该方法是通过1、确定转发节点和转发节点的方向；2、确定邻居节点转发概率Pi；3、建立指数公式；4、确定为中继节点；5、警告广播信息被重播等步骤实现的。本发明应用于城市VANETs的多跳警告广播领域。
【专利说明】-种城市VANETs的多跳警告广播方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及多跳警告广播方法，特别涉及一种城市VANETs的多跳警告广播方法。
【背景技术】
[0002] 多跳广播技术为车载网络（VANETs)提供了多种信息共享服务包括紧急告警和交 通信息服务。为了最大化紧急信息沿着公路传播和在相关区域传播，多跳广播变成了车载 网络中提供这种服务的核心技术。不过，多跳广播经常受到竞争和干扰的影响，如果中继节 点选择不合适多跳广播，那么重播跳数和次数会增加，所以会导致信息冗余和信息包碰撞。 当访问MC层的时候竞争就会出现，广播风暴就会出现。在现有中有几个减轻广播风暴问 题的方案。不过，这样的方案不完全适合解决VANETs中广播风暴的问题。由于VANETs中 汽车只能沿着公路高速行驶，它会导致VANETs拓扑结构变化快和拓扑结构受道路限制。因 此MNET广播风暴的解决方案不完全适合应用于VANET。针对VANETs应用环境特点，它需 要特殊的方法减轻广播风暴。
[0003] 有几种抑制广播风暴的方法比如基于概率的广播、基于计数的广播、基于距离的 广播、邻居知识广播和基于位置的广播。但这几种方法限制了转发信息的中继节点数量，所 以信息的转发跳数会减少，信息冗余会减少，广播风暴被抑制。
[0004] 在基于位置的机制中，距离广播节点最远的邻居节点被选择作为转发节点.每一 跳的转发节点的选择是确定的和唯一的。基于位置机制不同于其他的广播机制，可能会导 致多个中继节点同时广播，因此基于位置的机制有相对较低的广播冗余和延迟，目前基于 位置的城市VANET广播假设车辆在直行的公路上行驶，但是，实际的城市场景不仅有交叉 口而且包括交通灯和建筑物，交通密度是变化的。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是为了解决多跳广播导致信息冗余和信息包碰撞、MNET广播风暴 的解决方案不完全适合应用于VANET、目前抑制广播风暴的方法限制了转发信息的中继节 点数量、基于位置机制有相对较低的广播冗余和延迟的问题而提出一种城市VANETs的多 跳警告广播方法。
[0006] 上述的发明目的是通过以下技术方案实现的：
[0007] 步骤一、在邻居列表中，按照汽车所在方向确定转发节点和转发节点的方向和广 播通讯区域；其中，在道路上汽车汽车所在方向为相对方向；在十字路口上汽车汽车所在 方向为十字路口的四个方向；邻居列表为MBW-TWO采用的邻居列表选择中继节点，或当紧 急事故发生时MBW-ONE临时创建的邻居列表并选择中继节点，邻居列表包括邻居车辆的ID 号、经纬度坐标、汽车行驶速度和行驶方向；
[0008] 步骤二、采用MBW-ONE或MBW-TWO方法在邻居列表中根据转发节点和转发节点的 邻居节点之间的距离确定邻居节点转发概率Pi ;其中，MBW-ONE为MBWl，MBW-TWO为MBW2 ; MBW为多种交通密度的基于位置的多跳警告广播协议；
[0009] 步骤三、采用Pi建立指数公式，利用指数公式来计算路上转发节点和转发节点的 邻居节点WT值；其中，若转发节点的邻居节点在十字路口上则WT值设置为0 ;中继节点计 算WT的公式用（10)式综合表示：
【权利要求】
1. 一种城市VANETs的多跳警告广播方法，其特征在于一种城市VANETs的多跳警告广 播方法具体包括如下步骤： 步骤一、在邻居列表中，按照汽车所在方向确定转发节点和转发节点的方向和广播通 讯区域；其中，在道路上汽车汽车所在方向为相对方向；在十字路口上汽车汽车所在方向 为十字路口的四个方向；邻居列表为MBW-TWO采用的邻居列表选择中继节点，或当紧急事 故发生时MBW-ONE临时创建的邻居列表并选择中继节点，邻居列表包括邻居车辆的ID号、 经纬度坐标、汽车行驶速度和行驶方向； 步骤二、采用MBW-ONE或MBW-TWO方法在邻居列表中根据转发节点和转发节点的邻居 节点之间的距离确定邻居节点转发概率Pi ;其中，MBW-ONE为MBW1，MBW-TWO为MBW2 ;MBW 为多种交通密度的基于位置的多跳警告广播协议； 步骤三、采用Pi建立指数公式，利用指数公式来计算路上转发节点和转发节点的邻居 节点WT值；其中，若转发节点的邻居节点在十字路口上则WT值设置为0 ;中继节点计算WT 的公式用（10)式综合表示：
其中，若转发节点的邻居节点在十字路口上则WT值设置为0 ; 步骤四、根据转发节点和转发节点的邻居节点中WT值的最小值WTmin确定为中继节点； 若η > 2个转发节点的邻居节点在十字路口上，则选择十字路口中则选择ID号最小的汽车 作为中继节点； 步骤五、如果WTmin结束，在广播通讯区域内警告广播信息被中继节点重播，若中继节点 在路上中继节点将警告广播信息对转发节点的邻居节点进行双向传输；若中继节点在十字 路口，中继节点将警告广播信息在路上十字路口的四个路口方向传输给转发节点的邻居节 点；即完成了一种城市VANETs的多跳警告广播方法。
2. 根据权利要求1所述一种城市VANETs的多跳警告广播方法，其特征在于：步骤二中 采用MBW-ONE或MBW-TWO方法在邻居列表中根据转发节点和转发节点的邻居节点之间的距 离确定邻居节点转发概率Pi表达式如下式：
Pi为邻居节点转发概率Pi ;di为接收者距发送者之间的距离，r是无线通信半径。
3. 根据权利要求1所述一种城市VANETs的多跳警告广播方法，其特征在于：步骤二中 MBW-ONE和MBW-TWO都采用hello包维护邻居列表，hello包里面包含Hello域、Position 域、Direction 域、Hop 域、SID 域、MID 域和 VID 域；其中，Hello 域代表 hello 包，Position 域标志汽车的位置，Direction域的值为相对于转发节点的方向，Hop意味着hello包的跳 数，SID域代表源节点ID号，MID值是源节点信息ID号，VID域记录汽车ID号；当一个节点 收到hello包并且Hop域为0时则保存MID和SID ;helIo包为0. 1?2Hz。
4. 根据权利要求1所述一种城市VANETs的多跳警告广播方法，其特征在于：步骤二中 MBW-ONE转发信息的策略： (1)在广播通讯区域内，事故发生的节点即源节点广播hello包，其Hop值为0,收到 hello包的节点广播hello包并且0. 1?2s内只广播一次，设置其Hop值为1，收到hello 包的节点Is?2s内发送一次应答包； (2) 在广播通讯区域内，收到应答包的节点计算自己和邻居节点的距离，如果三个或四 个方向的距离大于路宽度，则标记自己在交叉口即十字路口，并记录VID最小值即汽车最 小ID号；其中，应答包里包含应答域即Respond域和Position域； (3) Hop域为0的节点广播hello包并等待t毫秒之后，在广播通讯区域内，警告广播数 据包；t e (l〇ms，20ms); (4) 如果交叉口即十字路口的节点收到了数据包，在广播通讯区域内十字路口的节点 广播Hop值为0的hello包； (5) 在广播通讯区域内，接收hello包的节点广播hello包并标记Hop域为1 ; (6) 在广播通讯区域内，收到hello包的节点广播应答包，将广播应答包中的带有VID 值最小的邻居节点立即转发警告广播数据包，因此VID值最小的邻居节点被选作中继节 点；（1)?（6)这个过程持续IOms?20ms ; (7) 如果路上所有的节点收到Hop域为0的hello包；收到警告广播数据包的邻居节 点等待的时间为WT ; (8) 如果WT没有结束，在广播通讯区域内，邻居节点收到来自其它邻居节点Hop域为0 的hello包； (9) 在广播通讯区域内，如果邻居节点i已经发送了 Hop域为0的hello包之后收到 邻居节点j，Hop域为0的hello包，邻居节点i将比较发送的Hop域为0的hello包中的 SID和MID两个域值与收到邻居节点jHop域为0的hello包中的SID和MID两个域值； (10) 如果发送了 Hop域为0的hello包的SID和MID两个域值与收到邻居节点jHop 域为0的hello包中的SID和MID两个域值不同，那么在广播通讯区域内，发送了 Hop域为 0的hello包邻居节点i没有收到过警告广播数据包，发送了 Hop域为0的hello包邻居节 点i在0. 1?2s内广播一次Hop域值为1的hello包； (11) 在广播通讯区域内，收到Hop域值为1的hello包的邻居节点0. 1?2s内只发一 次应答包；其中，应答包为Hop域值为1的hello包； (12) 在广播通讯区域内，收到应答包的节点更新交叉口标记；如果邻居节点i收到了 一个hello包里的SID和MID值和邻居节点i保存的一样，邻居节点i比较它们的VIDJn 果hello包的VID域值比其它的大并且Direction域值是相同的，邻居节点i将取消警告 广播数据包；否则，它将转发警告广播数据包；因此转发节点被定义为路上的中继节点； (13) 如果事故发生的节点即源节点在广播通讯区域内广播警告数据包之后，MID域值 加1。
5.根据权利要求1所述一种城市VANETs的多跳警告广播方法，其特征在于：步骤二中 MBW-TWO转发信息的策略： (1) 当节点收到Hop域值为0的hello包则每0. 1?2s更新一次邻居列表，节点i计 算自己和节点j的距离； (2) 如果节点有三个或四个方向的节点和自己的距离大于路宽则标记节点在交叉口； (3) 如果节点的VID值比节点收到的hello包里的VID小则标记节点的VID最小值； (4) 如果事故发生的节点即源节点在广播通讯区域内立即广播警告数据包； (5) 如果交叉口的节点收到信息，采用节点ID号最小的汽车在广播通讯区域内广播信 息，ID号最小的汽车被选作中继节点；数据包包含Data域、Position域、Direction域、TS 域、SID域、MID域和Message ;其中，Data域的值代表数据包，Position代表节点的位置， Direction域则是相对于上一个节点的十字路口的四个路口方向，TS域的值为发送数据包 的时间，SID域代表源节点的ID号，MID的值为信息的ID号，Message域值为告警信息； (6) 当路上的节点收到数据包，则计算WT并等待； a、 如果WT没有结束，节点i收到了节点j的广播警告数据包并且节点i和节点j方向 Direction域值相同,那么节点i取消对节点j广播警告数据包，因此与事故发生的节点即 源节点不同方向的邻居节点在广播通讯区域内广播警告数据包； b、 当WT截止时，路上的节点i在广播通讯区域内向邻居节点转发广播警告数据包，因 此，广播警告数据包的节点i被选作中继节点； (7) 当事故发生的节点即源节点在广播通讯区域内广播数据包之后，MID域值加1。
6.根据权利要求1所述一种城市VANETs的多跳警告广播方法，其特征在于：步骤三中 采用Pi建立指数公式（8)计算WT如下： WT = WTmaxX (1-exp (-(I-Pi))) (8)。
【文档编号】H04L12/18GK104394007SQ201410798374
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年12月19日 优先权日:2014年12月19日
【发明者】崔刚, 王秀峰, 王春萌, 乌尔, 杨青, 李欢, 常艳军, 吴翔虎, 莫毓昌, 暴建民 申请人:哈尔滨工业大学