[发明专利]基于分布式拥塞控制策略的车联网跨层机会路由方法

说明书

本发明公开一种基于分布式拥塞控制策略的车联网跨层机会路由方法，包括：设计多态分布式拥塞控制状态机；每辆车记录当前状态值s，以1s的时间间隔周期统计介质访问控制层信道负载CL及其所有邻居节点状态均值AS；车辆节点结合CL统计值与预设阈值的关系、s与AS的关系自适应调整当前状态机，从而控制协同感知信息CAM和路由消息的发射功率、发射数据速率和接收灵敏度，自适应调整CAM和路由消息的通信范围；车辆节点利用CAM实时更新邻居节点状态信息，根据自身、邻居节点与目的节点三者的位置关系对路由消息选择贪婪转发或者机会转发。本发明能有效缓解信道拥塞，在不同交通密度情况下，实现车联网安全信息的公平性和可靠性传输，提高了路由消息投递率。

技术领域

本发明属于车联网通信技术领域，主要涉及基于分布式拥塞控制策略的车联网跨层机会路由方法，可用于车联网安全信息的公平可靠性传输和车联网路由协议拥塞控制。

背景技术

车联网由于能够实时感知周围的交通环境，实现车与周围车辆、道路设施和行人之间的实时信息交互，而成为智能交通和智能驾驶的重要组成部分。然而，受车辆节点高速移动、网络拓扑快速变化等因素的影响，车载自组织网络难以维持稳定的通信链路。随着车载自组织网络的不断成熟，车载机会路由协议不断发展，研究者基于地理位置信息等对车载机会路由协议进行改进。车载机会路由协议性能依赖于底层协议(MAC层和PHY层)，路由决策取决于获取的辅助信息。为了选择合适的转发时机和中继节点，提高分组投递率，各车辆节点间需要实时交互车辆状态信息，由此易造成严重的通信负载。受无线信道资源的限制，车载机会路由协议设计必须考虑底层特点。然而，众多研究都忽略了底层协议的限制，特别是在交通密度较大的城市场景中，目前已有的车辆节点广播周期安全信息基本都是尽最大能力地扩散消息，由于交通拥堵网络拥塞，周期广播安全信息易造成安全信息的长时间随机退避等待和分组丢弃，这对机会路由过程中中继车辆节点和目的车辆节点的状态信息更新是很不利的，且实时性较差，易导致路由决策发生误判。

作为第一个专门为在道路上通信而设计的标准，IEEE 802.11p MAC的主要缺点是当信道负载严重时性能较差，具有低可靠性、隐藏节点、无限时延和间歇V2I连通性等问题。分布式拥塞控制方法可以增强IEEE 802.11p的MAC性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有车载机会路由协议和IEEE 802.11p MAC的缺点，提出一种基于分布式拥塞控制策略的车联网跨层机会路由方法，以缓解信道拥塞，在不同交通密度情况下，实现车联网安全信息的可靠性传输，提高路由消息投递率。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

(1)多态分布式拥塞控制状态机设计：多态分布式拥塞控制状态机有八种状态(s)，依次记为Relaxed(“0”)、Active(“1～6”)和Restrictive(“7”)，状态取值为0～7，每个状态对发射功率、发射数据速率和接收灵敏度进行设置，状态值越大，发射功率和接收灵敏度越低，发射数据速率越高；

(2)车辆节点记录当前状态值s(初始化为s＝0)，以1s的时间间隔周期统计介质访问控制层(MAC层)信道负载CL(1s)及其所有邻居节点状态均值AS；

(3)车辆节点根据CL(1s)、s和AS对状态机进行更新：

CL(s→s+1)表示从状态s到状态s+1转换条件中的信道负载阈值，CL(s→s-1)表示从状态s到状态s-1转换条件中的信道负载阈值，min(s,k)表示取s和k两者的较小值，max(s,k)表示取s和k两者的较大值，计数Time初始化为0；

3.1)状态机初始化状态为Relaxed(“0”)，计数Time初始化为0；

3.2)每秒触发统计信道负载CL(1s)、状态均值AS，记录当前状态值s；