[发明专利]一种提高车联网安全信息广播覆盖范围的方法

说明书

技术领域

本发明涉及车联网通信技术领域，具体涉及一种提高车联网安全信息广播覆盖范围的方法。

背景技术

车联网是未来智能交通系统(Intelligent Transportation System,简称ITS)的核心部分,通过车辆节点之间(V2V)或车辆节点与路边节点(V2R)之间的自组织无线多跳通信,为驾驶人、乘客等提供辅助驾驶、安全告警、多媒体应用服务等，以此来降低交通事故率、实施紧急救援、减轻交通拥堵、提高交通效率等。根据车联网承载信息的不同可将其应用分为两类，即：安全相关的信息和非安全相关的信息。其中与安全相关的信息主要使用广播的通信方式。广播通信方式按传输范围划分又可以进一步分为单跳广播和多跳广播。单跳广播方式主要为一跳以内邻居节点提供安全相关的广播信息，邻居节点只接收不转发，该方式网络资源利用率高，网络中的冗余的广播信息少，但信息覆盖率低；多跳广播方式可以将安全信息通过中继节点在一定的区域内进行转发从而提高信息的有效覆盖范围。

车联网通信协议IEEE802.11p和IEEE1609协议族定义了两种通信信道类型：控制信道（CCH）和服务信道（SCH）。其中控制信道（CCH）用于传输安全、控制相关的信息，服务信道（SCH）用于传输非安全相关信息（如增值服务、多媒体信息等）。协议中规定各车辆节点通过一个协同的全网时钟在控制信道（CCH）时隙和服务信道（SCH）时隙之间交替，每一个交替周期为100ms，即：同步后当在控制信道时隙时，所有的车辆节点均调整到控制信道，持续时间为50ms，用于安全和控制相关信息交互；当在服务信道时隙时所有的车辆节点均调整到服务信道，持续时间为50ms，用于非安全相关信息的传输。

对于安全信息来说为使更多的节点在较短的时间内能够接收到安全信息，其广播过程多使用多跳广播方式，但现有的协议存在以下弊端：（1）车联网通信协议IEEE802.11p MAC层使用EDCA（Enhanced Distributed Channel Access增强的分布式信道接入）机制，该机制虽然通过区分队列的方式为不同的信息类型设定了不同的优先级，但是在相同优先级信息的转发过程中（如安全信息）信道的竞争是公平的、无序的，这种无序性，一方面必然会导致相邻节点转发信息的频繁碰撞，从而使安全信息得不到有效转发；另一方面，从提高安全信息转发覆盖范围的角度来讲，信息源节点一跳覆盖范围边缘的转发节点拥有比与其邻近的转发节点更优的转发覆盖范围，但是在这种无序竞争方式下，两者获得信道使用权，进行信息转发的概率是相同的，因此不利于提高安全信息的有效覆盖范围。（2）智能交通的应用场景中，与安全相关的信息有一个有效时间容限，大部分安全相关信息的最大有效时间容限为100ms，也就是说接收车辆节点收到安全信息的时间与源节点发送该信息的时间间隔要小于等于100ms，如果超过这个时间容限，该数据对接收到该信息的车辆节点来说就没有价值了，与此同时车联网通信协议IEEE1609协议族规定的用于安全信息发送的控制信道（CCH）时隙在每个周期的持续时间为50ms，因此可用于安全信息转发的时间非常有限。综上所述，在智能交通的安全应用的场景下，如何在更短的时间内提高安全信息的有效覆盖范围，是我们迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种提高车联网安全信息广播覆盖范围的方法，可以实现在车联网通信协议IEEE802.11p和IEEE1609协议族定义的用于安全信息广播的控制信道（CCH）时隙下，该方法通过设计一个非均匀的退避窗口约束函数动态调整与源节点不同距离转发节点的退避窗口初值选择概率，利用提高相对距离较远节点获得信道使用权概率的方式，从而提高相对距离较远节点获得信道使用权限并进行数据转发的概率,在CCH信道时隙内提高转发有效覆盖范围，以达到在短时间内提高安全信息的有效覆盖范围的目的。

本发明的目的通过以下方案实现：