[发明专利]一种车载无线网络中基于车辆密度的介质访问控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种车载无线网络中基于车辆密度的介质访问控制方法。

背景技术

车载无线网络使用无线传输技术，通过探测和传播交通安全信息来避免交通事故。当事故发生时，利用车辆之间通信迅速传播安全警告信息。但是由于无线传输范围有限，车载无线网络在转发安全消息时采取多跳广播的方式，需要通过多次广播才能将安全信息传播到网络中的全部车辆节点。

因此，当交通事故发生时面临着两个问题：一是在很短的时间里如何完成多跳传输；二是如何保证消息传输的可靠性。在车载无线网络的高移动环境下，很多文献对设计低延时、高可靠性的快速消息传播机制进行了深入研究。

IEEE802.11p协议是一个由IEEE802.11标准扩充的车载无线网络接入控制层协议。IEEE802.11p采用了二进制退避算法。当节点在发送数据前，首先载波侦听确定信道的闲忙状态。如果信道持续空闲，那么节点将分组发送出去。如果信道忙，则启动一个退避计时器，继续侦听信道。随机退避时间的计算如下式：

BackoffTime=Random()×aSlotTime()

当信道持续空闲，则退避计时器执行减计数。Random()为从[0,CW]均匀分布的整数中随机选择的伪随机数，CW的取值范围为CW_min到CW_max，aSlotTime为时隙长度。CW的初始值设置为CW_min，取值为31。每个节点都要记录重传次数SRC。当节点进行重传时，则重传次数SRC增加1。节点每次发送失败都会增大CW，直到CW达到最大值aCW_max。当CW大于或等于aCW_max，CW将维持不变，直到CW被重设。CW的更新算法如下式：

CW_new=min((CW_old+1)×2－1,CWmax)

其中，CW_old和CW_new分别是更新前后的CW值。节点每次成功发送数据后，或者SRC达到限定值后，会将CW重设为CW_min。IEEE802.11p协议的问题在于：在通信过程中随着车辆密度的增加，会出现冲突次数变大、传输延时增高等问题，降低了网络整体传输性能。

Rec协议中各车辆节点通过GPS获取自己的地理位置信息，在发送消息时选择在传输范围内离当前节点最远的节点作为转发节点。该转发节点收到消息，便立即转发，能减少不必要的重传，从而减少传输延时。但是由于车辆的高移动性，很难对周围节点完成完整持续的更新。而且当车辆密度大时，Rec协议选取较远节点的方法导致消息覆盖范围内出现大量消息碰撞，信道竞争加剧，从而导致端到端传输延时和广播次数急剧增加。

发明内容

为了解决上述车载无线网在车辆密度大时端到端的传输延时高、冲突次数高等问题，本发明提供了一种车载无线网络中基于车辆密度的介质访问控制方法。

本发明的技术方案包括以下步骤：

步骤一：当前节点初始化，计时器清零并开始计时；

步骤二：当前节点等待接收消息，收到消息后转入步骤三；

步骤三：当前节点判断计时器是否超时，如果超时则广播所收到的消息，并通过发送beacon包中通告本节点成为转发节点，计时器清零，返回步骤二；如果没超时则判断消息类型，如果是beacon包则转入步骤四，如果是message包则跳转至步骤五；

步骤四：当前节点依据beacon包首先判断此beacon包的发送节点是否在当前节点的邻居列表中，如果不在邻居列表内则添加该发送节点到邻居列表中，并更新车辆密度α并返回步骤二，如果在邻居列表内，再判断该发送节点是否为转发节点，如果是则记录该发送节点为转发节点F，并更新当前节点距转发节点F的距离d_f后返回步骤二，如果不是则直接返回步骤二，其中所述的车辆密度α为当前节点广播范围内的车辆数量；

步骤五：当前节点依据message包内容判断其是否为新消息，如果是则计算计算距转发节点F的最优距离d_opt和等待时隙CW，计时器开始计时，返回步骤三；如果不是新消息，则计时器停止计时，返回步骤二。