[发明专利]一种车载网络中多候选复合中继数据传输方法

说明书

本发明请求保护一种车载网络中多候选复合中继数据传输方法，涉及高速公路上紧急信息的传输。利用两跳邻居节点的信息综合考虑速度和距离因素的影响选择最佳中继转发节点，并且将多个邻居节点作为候选转发节点以便在最优中继转发失败时次优中继转发节点可以继续转发消息，提高消息传输的成功率和稳定性。本发明可以在车辆密度较大的环境下转发消息时选取最佳的转发节点，这样可以减少相同消息的广播次数缓解网络拥塞降低广播风暴的可能性，此外，还可以减少消息传输的跳数让消息更快传到指定区域从而减少时延。

技术领域

本发明涉及车载自组织网络的数据传输算法，特别涉及高速公路上紧急信息的传输。

背景技术

通过现有地面交通设施与先进信息通信技术的结合，智能交通系统(IntelligentTransportation System,ITS)能够为道路交通问题提供有效的解决方法。车载自组织网络(VehicularAd Hoc networks,VANETs)(以下简称车载网络或者VANETs)由于能够提高道路安全和驾驶舒适度而成为ITS的重要组成部分。车载网络能够让参与通信的车辆之间相互交换路况信息，而不需要借助路边固定基础设施的辅助。随着越来越多的汽车都配备无线通信设备，大规模的车载网络通信能够成为现实。正因为巨大的潜在研究价值，车载网络早已成为学者重点关注的领域，然而，车载网络拓扑结构的快速变化、链路频繁断开的特点使得它难以预测和管理。出于以上原因，在车载网络中提供有效的数据传输服务是一项很有挑战的工作。

现存的车载网络数据传输方式可以分成三种模式：推送模式(push)、请求模式(pull)、混合模式。在推送模式中，通过主动的周期性广播方式来传输数据，而在请求模式中，则根据需求传输数据。对于那些需要立即响应与安全相关的数据，通常选择推送模式，而类似于寻找停车位、查询天气这些可以容忍延迟的应用数据则选择请求模式传输。对于道路上的事故警告信息，如高速公路上某个地方发生两车追尾而发出的警告信息，这类对实时性要求高的数据传输方式通常采用广播这种推送模式。然而，广播却会引起广播风暴问题，容易导致网络性能急剧恶化。针对这种情况，已经有许多研究致力于克服广播风暴问题。

Tonguz等提出分布式车辆广播算法DV-CAST(参见文献：Tonguz O K,Wisitpongphan N,Bai F.DV-CAST:A distributed vehicular broadcast protocol forvehicular ad hoc networks[J].Wireless Communications,IEEE,2010,17(2):47-57.)来解决广播风暴问题和网络分离问题，DV-CAST利用周期性的信标消息获取一跳邻居节点的信息建立本地拓扑来决定哪些节点来转发消息(rebroadcast)，适用于稀疏和密集的网络，在密集网络环境中：采用广播抑制算法降低广播风暴的可能性，稀疏环境中：采用“存储-携带-转发”的方式来克服网络分离问题。但是，DV-CAST中未考虑速度问题即由于相对运动产生的相对距离问题。

T.H.Kim等提出基于距离的中继选择算法DBRS(参见文献：T.H.Kim,W.K.Hong,H.C.Kim,and Y.D.Lee,An Effective Data Dissemination in Vehicular Ad-HocNetwork,inInformation Networking.Towards Ubiquitous Networking andServices.Springer,2008,pp.295–304.)是一种较简单数据传输方法。在收到数据包后，车辆节点不是立即转发而是先保存一段时间(时间长短与到发送车辆的距离倒数成正比)，即距离发送数据车辆越远等待时间越短越早转发，其他车辆在收到相同副本时就不再转发该消息，这样减少了转发的节点数目，可以减少广播风暴出现的可能性。该方法可以有效解决广播风暴问题，但他的缺点是：网络时延会比较高，因为不能保证时延较小的车辆节点一定存在；覆盖范围会减小，因为当接收到相同数据包的时候车辆节点会任意地取消传输消息。