[发明专利]车辆自组织网络中的一种数据中继传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及车辆自组织网络中的一种数据中继传输方法，该方法用于数据在车辆自组织网络中的中继传输，属于通信技术中的移动通信领域。

背景技术

随着汽车工业的蓬勃发展，全球汽车保有量持续增长。给日常生活带来便利的同时，不断增长的汽车数量也给道路交通带来了挑战，城市交通拥堵、道路交通事故以及恶劣天气下道路交通安全成为了亟待解决的问题。作为智能交通系统重要组成的车辆自组织网络就是在此背景下提出的，成为保障行车安全和提高交通效率的关键技术。车辆自组织网络是将无线通信技术应用于车辆间通信的自组织网络，它除了解决车辆行进间的通信外，对于交通安全及车辆的智能化、便利化亦极为重要，为乘客提供更加安全舒适的出行环境。

车辆自组织网络中各种典型应用（如安全预警、协助驾驶、交通信息发布等）都需要通过车辆间的数据传输来实现，而根据这些典型应用的特点，数据传输又是在一定的发射功率下通过多跳广播的方式实现的。因此，数据的中继传输方法是实现车辆自组织网络中车辆间通信的关键技术之一。 

先前应用于无线局域网和无线传感器网络中的点对点的数据中继传输技术以及泛洪广播技术在车辆自组织网络中并不适用。首先，车辆自组织网络中的绝大多数数据都要求被发送给每个车辆节点，因此点对点的数据传输模式是不适用的；在一定的发射功率下，数据的传输范围有限，而通过无限制地增大发射功率来实现覆盖要求区域内的所有车辆节点是不可行的；传统的泛洪广播技术在节点密度大的情况下产生的广播风暴问题将会使整个网络陷入瘫痪，造成巨大的网络延时，不能在对延时敏感的车辆自组织网络中应用。

因此，根据车辆自组织网络中车辆节点移动速度快、网络拓扑结构变化快、有丰富的外部辅助信息（GPS、GIS）等特点，很有必要提出一种新的数据中继传输方法来实现低延时、可靠的数据传输。

发明内容

技术问题：本发明所述的车辆自组织网络中的数据中继传输方法，旨在解决在一定发射功率下将数据传输给某区域内所有车辆节点的问题，为车辆自组织网络提供低延时、可靠的数据传输。

技术方案：本发明的车辆自组织网络中的数据中继传输方法中，收到源节点广播数据的车辆节点首先通过本车状态和发送该数据的节点状态中的位置信息、节点密度和发射功率计算出转发概率，如果该转发概率大于门限值，则该节点成为候选中继节点，候选中继节点再根据各自的转发概率结合无线局域网标准IEEE 802.11中的退避机制计算接入信道的退避时间，完成退避过程的候选中继节点最终成为中继节点，实现数据的中继转发。

具体实现包括以下步骤并按所述顺序进行：

步骤1) 每个车辆节点通过车辆上安装的全球定位系统GPS接收机获取本车的位置信息，通过车辆上安装的传感器获取本车的速度、方向、加速度的行驶信息，车辆采集的位置信息和各种行驶信息统称为状态信息；每个车辆节点将不断更新的车辆状态信息进行周期性广播，同时存储并更新接收到的邻居节点的状态信息，并计算出数据发送范围内的节点密度β；

步骤2) 当某个车辆节点产生数据需要传输给规定范围内的所有其他车辆节点时，记该节点为源节点S，源节点首先将包含源节点信息的数据消息进行广播；

步骤3) 接收到广播数据的所有节点判断自己是否处于要求覆盖的区域内，如果不在该区域内则丢弃该数据，如果在该区域内则通过步骤1）中本车信息和数据中包含的源节点信息判断是否需要继续广播转发该数据，如果数据需要转发则进入步骤4），如果不需要转发则结束该过程；

步骤4) 需要转发数据的车辆节点通过本车状态和发送该数据的节点状态中的位置信息、节点密度和发射功率，计算出转发概率P，如果转发概率大于门限值P_th，则将该节点作为候选中继节点，否则跳至步骤7）；

步骤5)  步骤4）中的候选中继节点根据转发概率P计算出接入信道的之前的退避时间T_w，并进入退避过程，在退避过程中，如果收到其他候选中继节点转发的数据则退出退避过程并跳至步骤7）；

步骤6) 候选中继节点的退避计时器计时结束，候选中继节点广播转发该数据；

步骤7) 一次数据中继转发结束，如果在设定的时间内源节点S没有收到自己发送的数据则认为数据发送失败，回到步骤2）重新发送该数据；