[发明专利]基于信息相关性的车用无线自组织网安全信息的投递方法

说明书

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种适用于车用无线自组织网(VANET，Vehicular Ad hoc Networks)的信息的多跳广播投递方法。

背景技术

车用无线自组织网(VANET，Vehicular Ad hoc Networks)，是指道路上车辆间、车辆与路边固定接入点之间互相通信组成的开放移动Ad Hoc网络，是一个自组织的、结构开放的车辆间通信网络。车用无线自组织网的首要目标是提供开放的公共道路交通安全服务，具体就是通过车辆间交换安全信息来保证车辆行驶的安全性，因此如何保证安全信息可靠并快速地被所需车辆接收尤为重要。

安全信息用于通知其他车辆已经发生的紧急情况，如交通事故、堵塞，路面障碍物等。安全消息具有消息简短，优先级高，实时性要求高的特点。

在实际应用中，一个安全信息通常都有范围有效性和时间有效性，超出一定范围和时间后，该安全信息失效。从范围方面考虑，当源车辆(发起广播安全信息行为的车辆)发现紧急情况时将广播安全信息，该安全信息通常只会影响将要行驶到发生紧急情况地点附近的车辆，即受影响的车辆位于同源车辆同向运行的某些车道上，且这些车辆在源车辆后方的一定距离内。从时间方面考虑，安全信息通常只会在一定时间内影响源车辆后方一定距离内的某些同向车道上的车辆。安全信息的影响时间、影响距离和影响车道会因为安全信息的类型不同而各不相同。例如，在高速公路上，刹车安全类信息会在0.7s内影响本车道200米范围内的后续车辆。在本发明中，我们称安全信息的影响时间，影响距离和影响车道为该安全信息的相关性参数。

在车用无线自组织网中，安全信息封装WSM(WAVE short message，车载短消息报文)中通过多跳广播来实现投递的，所以广播方法的效率直接地影响着安全信息投递的性能。

下面详细介绍与本发明相关的现有技术：

基于地理位置类的广播协议是车用无线自组织网中一类常用的广播协议。在基于地理位置类的广播协议中，节点选择中继节点时不需要网络的拓扑信息，只需要邻居节点的地理位置信息，其中位置信息是通过周期性的beacon报文或广播报文在直接邻近的节点间交换得到。基于地理位置类的广播协议具有收敛速度快，用较少的计算开销可决定是否转发广播报文的特点，适用于拓扑结构高速动态变化的车用无线自组织网。

基于地理位置类的广播协议在广播报文转发过程中，中继节点是否转发广播报文不是以全网的角度进行决策，而是采用局部最优的思想通过本地计算独立确定的。基于地理位置类的广播协议中一个常用的决定是否转发广播报文的方法是根据转发时增加的覆盖区域大小来确定。节点收首次到广播报文后，计算转发时增加覆盖的区域AC，如图1(a)中的黑色区域即节点m收到邻居节点i广播报文的AC，其中图1中的小圆代表节点，大圆代表节点的覆盖范围。然后将AC与预先定义的覆盖门限A比较，决定是否转发。若AC小于A，则不予转发。若AC大于A，则随机等待一段时间，在此时间内收到其他邻居节点发送的相同的广播报文则更新AC，假设此时又收到邻居节点j的相同广播报文，图1(b)中的黑色区域为此时节点m更新后的AC，再将更新后的AC与A比较，小于A则丢弃；否者继续等待，直至等待结束后AC仍大于A才转发该广播报文。

基于距离的广播协议是基于地理位置类的广播协议中的一种，该协议是基于这样一个事实，即离上一跳中继节点越远的节点转发报文时增加覆盖的区域AC越大。如图2所示，i为上一跳中继节点，收到节点i广播报文的节点j和节点m的AC分别如图2(a)和图2(b)所示，其中图2中的小圆代表节点，大圆代表节点的覆盖范围，显然离节点i较远的邻居节点m的AC比较大。在基于距离的广播协议中，节点收到邻居节点的广播报文后，将等待一段时间，其等待时间长度与该节点到邻居节点的距离成反比，即离该邻居节点越远的节点转发等待时间越短，转发机会越高。在此等待时间内，若节点收到其他邻居节点的相同广播报文，则丢弃不予转发；若等待时间结束时还没收到相同的广播报文，节点立即转发该报文。基于距离的广播协议通过选择距离上一跳中继节点更远的节点转发广播信息，减少广播传输过程中的跳数，降低广播报文的传输时延，减少冗余广播报文。

现有技术的存在的问题和不足：