[发明专利]一种基于类哈夫曼编码的紧急消息广播方法

说明书

本发明提供了一种基于类哈夫曼编码的紧急消息广播方法，包括建立道路与通信模型，源节点发送携带自身位置和车辆密度信息的RTB报文，候选车辆收到RTB报文后发送Black‑burst帧，表明当前通信范围内存在候选车辆；候选车辆计算出最优候选车辆位于道路各槽位的概率，并根据概率值利用类哈夫曼编码算法对各槽位进行编码；候选车辆根据自身所处槽位的编号，确定出最优候选车辆所在分区；最优候选车辆所在分区内的车辆开始进行基于竞争窗口的冲突避免操作，直至选中唯一转发车辆将紧急消息进行转发。本方法降低了紧急消息广播延迟，提高了紧急消息传播速度，达到最优化分区性能的目的。

技术领域

本发明涉及一种基于类哈夫曼编码的紧急消息广播方法，属于车联网中紧急消息广播领域的核心技术。

背景技术

城市的快速发展在为人们带来生活便利的同时也为城市交通带来了新的挑战，尤其是在交通安全保障方面。紧急消息广播作为及时告警城市交通事故，降低突发事故危害的手段，成为了当前城市交通问题的主要关注点之一。

城市道路中，车辆的快速移动带来了车联网网络拓扑的快速变化，而紧急消息的广播却需要达成高可靠性和低时延等服务质量要求。由于无线传输距离的限制，为了覆盖足够的范围，紧急消息往往需要通过多跳广播才能够完全覆盖目标区域，因此快速选择合适的中继节点就成为了研究的焦点。

现有的紧急消息广播方法依照中继选择策略的不同主要可以分为三大类：(1)基于概率的紧急消息广播方法。(2)基于距离-等待时间的紧急消息广播方法。(3)基于Black-burst迭代分区的紧急消息广播方法。基于概率的广播方法一定程度上减少了消息冗余和冲突，但是难以在高度动态的交通环境下确定一个合适的转发概率。基于距离-等待时间的广播方法的性能极大地受到中继节点位置的影响，例如在车流稀疏情况下，中继节点可能非常靠近转发车辆，其会等待一段较长的时间才开始转发紧急消息。基于Black-burst的方法是利用Black-burst干扰帧进行通信范围内区域快速划分的广播方法，能够在单个时隙内确定一片区域是否存在候选车辆，进而可以在极短时间内以指数倍数缩小候选区域的范围，极大的减少消息冗余，提高无线信道资源利用率。

Black-burst帧是一种每一位编码都为高位的干扰帧。通过发送Black-burst帧，保证即使在与其他广播信号发生冲突时Black-burst帧仍然能够被侦测到，因此更适用于紧急消息的广播。然而现有采用Black-burst帧的广播方法一般依靠相对固定的策略来使用Black-burst帧，而对不同交通环境下的车辆密度缺乏针对性研究，难以最优化其利用效率。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种基于类哈夫曼编码的紧急消息广播方法。

本发明的技术方案为一种基于类哈夫曼编码的紧急消息广播方法，包括如下步骤：

步骤1，建立道路与通信模型，车辆与车辆使用无线信道进行通信，R表示车辆间通信范围；将道路划分为长度为L连续的段落，每一个段落称为一个槽位；广播发起车辆A在发起广播时，只有距离A小于R的车辆才能成为候选车辆，并参与紧急消息的转发；

步骤2，源节点等待mini-DIFS的信道空闲时间后，发送携带自身位置和车辆密度信息的RTB报文，声明紧急消息广播开始；

步骤3，候选车辆收到RTB报文后，在下一个GPS同步时间，同时发送Black-burst帧，表明当前通信范围内存在候选车辆；

步骤4，候选车辆计算出最优候选车辆位于道路各槽位的概率，并根据概率值利用类哈夫曼编码算法对各槽位进行编码；

步骤5，候选车辆根据自身所处槽位的编号，执行Black-burst帧分区过程，依据编码结果依次监听和发送Black-burst帧，确定出最优候选车辆所在分区；