[发明专利]高动态车载自组网络中基于TDMA协议的最优合作点选择方法

说明书

本发明公开了一种在高动态车载自组网络中基于TDMA协议的最优合作点选择方法。将信道划分时帧，该时帧包括控制帧和和传输帧，再分别将控制帧和传输帧划分成若干个子时隙，根据当前节点与目的节点间的传输成功率判断是否需要合作节点，判断依据是源节点S与目的节点D之间的传输成功率p_success，如果p_success小于阈值60%，则需要合作节点；如果需要合作节点，则选择当前节点和目的节点之间CV值最大邻居节点作为合作节点。本发明在车辆转发数据时，根据车辆位置和信道状态选择更优的合作节点，可以提高数据传输的成功率，减少转发次数，降低通信延时，从而提高网络传输效率。

技术领域

本发明涉及高动态车载自组网络中基于TDMA协议的最优合作点选择方法。

背景技术

在车载自组网中，由于节点移动速度快、链路寿命短、网络拓扑动态变化快、群组成员节点不稳定等因素，如何设计介质访问控制（Medium Access Control，MAC）协议来保证数据的快速和高效传输就成为了一个突出的问题。到目前为止，学术界主要提出了以下几类车载自组网的介质访问控制协议。

第一类协议是基于CSMA（Carrier Sense Multiple Access/CollisionDetection）的MAC协议。与其他典型无线网络相比，车载网除了具有无线网络传输的不可靠、阴影衰落等特点之外，还面临了许多挑战。车辆的高速移动、拓扑动态变化以及安全消息的严格实时要求等特性为车载网的实施增添了难度。针对上述问题，学术界提出了采用基于CSMA的MAC协议IEEE 802. 11p。该协议IEEE 802.11p协议沿用了基于二进制指数退避的载波监听多址接入（冲突避免）技术实现在共享无线传输介质上的信道接入。其主要流程是：需要发送数据的节点监听信道来判断信道状态，如果信道空闲，则发送数据；如果信道忙碌，则在信道变得空闲后，再等待随机退避时间后重新竞争信道的使用权。然而，IEEE802. 11p 协议采用了信道的随机接入方式，导致无法预估的传播时延，并可能引发广播风暴问题。

第二类协议是基于TDMA（Time Division Multiple Access）的MAC协议。其中，典型的ADHOC MAC协议通过分布式的时分多址时隙分配，以实现可靠的广播和点对点通信。但是，由于车载网络动态的拓扑结构，TDMA MAC 协议采用固定时隙分配的方法可能会导致时隙的浪费。

因为信号衰减以及干扰等原因，车辆节点的信号传输质量与其所在位置相关。部分车辆节点可能因为信号质量差而降低发送速率，甚至无法与路边接入节点直接通信。为了提升传输成功率和吞吐量，学术界提出了第三类MAC协议，即基于合作的MAC协议，通过选择合作中继节点来提升传输的效率。其基本思想是选择邻居节点作为第三方中继节点，将原有的一跳连接转变为两跳连接，利用中继节点来提高传输吞吐率。但该方法的问题在于需要预先指定中继节点，并不能在拓扑结构快速变化的车载自组网中充分提升信道的复用率。Sailesh Bharati等人提出了基于ADHOC MAC的合作协议CAH-MAC，利用邻居接点在空闲时隙进行合作辅助转发，从而解决了TDMA的时隙浪费问题。但是由于其合作节点的随机选择性，导致了其在信道条件较差的情况下仍然难以避免数据包的丢失和吞吐量的下降。

发明内容

为了解决上述无线车载网MAC协议存在的问题，本发明提供了一种在高动态车载自组网络中基于TDMA协议的最优合作点选择方法，能够合理选取参与转发的合作节点，从而提升传输的效率。

本发明的技术方案包括以下步骤：

1.一种在高动态车载自组网络中基于TDMA协议的最优合作点选择方法，其特征在于：将高动态车载自组网络的无线信道划分时帧，该时帧包括控制帧和和业务帧，再分别将控制帧和业务帧划分成若干个子时隙，将每辆车定义为一个节点，每个节点的处理流程如下：