[发明专利]一种车联网中基于邻居节点协作通信的MAC层数据传输方法

权利要求书

1.一种车联网中基于邻居节点协作通信的MAC层数据传输方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1、车联网中的车辆节点周期性地广播消息到该节点通信范围内的邻居节点，并根据获取的邻居节点的消息实时动态地维护本节点的邻居节点表T(i)；

S2、当源节点在数据传输过程中出现数据传输失败时，根据消息传递与确认机制来确定失败节点和潜在协作节点；

S3、源节点向潜在协作节点发起通知协作消息帧IOC，告知协作通信的意图；

S4、当潜在协作节点接收到通知协作消息帧IOC后，通过协作可靠性指标进行自我决策，判断自身是否适合作为此次协作通信的协作节点，其中，ω是常数值，η_i是该节点传输数据的成功率，f_D是该节点产生紧急消息的频率，Ν是该节点的邻居节点的数量；

S5、当失败节点只有一个时，失败节点根据接收到的不同潜在协作节点发来的请求协作消息帧ROC，计算所有潜在协作节点与自身的协作意向指标其中ω是常数值，CR(i)是协作可靠性指标，t_ij是潜在协作节点到失败节点之间的传输时间，d_ij是潜在协作节点到失败节点之间的传输距离，ST_id是时隙标号，若该协作意向指标越大，则表示该潜在协作节点与失败节点建立通信的成功率越大，也就是有更大意愿将该潜在协作节点作为唯一的协作节点；当失败节点有两个或两个以上时，潜在协作节点作为集合C，失败节点作为集合D，所有当前网络中同一通信范围的潜在协作节点依据定义的协作增益指标来确定最佳可能参与协作的失败节点，其中i表示潜在协作节点，j表示失败节点，ω是常数值，v_i,v_j分别是潜在协作节点和失败节点的速度，a_i,a_j分别是潜在协作节点和失败节点的加速度，d_ij是潜在协作节点到失败节点之间的传输距离，ST_id是时隙标号，并预约当前时帧下时隙标号最小的空闲时隙，然后向该失败节点发起请求协作消息帧ROC；另一方面，所有失败节点能够接受到来自部分潜在协作节点的请求协作消息帧ROC，再根据协作意向指标来确定唯一的协作节点，当且仅当某失败节点确定唯一的协作节点后才表示该失败节点完成选择唯一协作节点的工作，此时该失败节点从集合D中剔除，检查集合D中是否还有其它失败节点，若有，重复以上步骤直到集合D为空集；

S6、失败节点向唯一协作节点发送确认协作消息帧AOC；

S7、协作节点与失败节点建立链路完成协作通信；

以上步骤为步骤S5中失败节点有两个或者两个以上的流程；

步骤S2的具体过程为：假设在在某个时刻某个节点出现紧急状况需要广播该紧急消息，则该节点作为源节点向通信范围内的邻居节点广播该数据帧DATA，若邻居节点接收到该数据帧DATA，则发送确认消息帧ACK返回给源节点，由于确认消息帧ACK包含了源节点和目的节点的标号id，该确认消息帧ACK是能够点对点准确地发回到源节点的；如果此时在源节点的通信范围内有邻居节点未收到该数据帧DATA，则不会发送确认消息帧ACK返回给源节点，源节点根据收到的确认消息帧ACK以及自身维护的邻居节点表T(i)，能够确定哪些邻居节点是成功接收到数据帧DATA的、哪些邻居节点是未成功接收到数据帧DATA的，将源节点通信范围内未成功接收到数据帧DATA的邻居节点定义为失败节点，源节点通信范围内成功接收到数据帧DATA的邻居节点都是潜在协作节点。

2.根据权利要求1所述的一种车联网中基于邻居节点协作通信的MAC层数据传输方法，其特征在于，步骤S2中源节点在确定失败节点和潜在协作节点后，就立刻发起协作通信机制，实施步骤S3，向所有通信范围内的潜在协作节点发送通知协作消息帧IOC，告知协作通信的意图。

3.根据权利要求1所述的一种车联网中基于邻居节点协作通信的MAC层数据传输方法，其特征在于，失败节点确定唯一协作节点后，就会向该协作节点发送确认协作消息帧AOC，该确认协作消息帧AOC是点对点通信，以确保协作节点和失败节点之间建立链路完成协作通信。

4.根据权利要求1所述的一种车联网中基于邻居节点协作通信的MAC层数据传输方法，其特征在于，所述数据帧DATA由帧头部、数据段、帧校验序列FCS组成，其中帧头部包含以下字段：前导码Pre、源节点标号Sid、目标节点标号Did、时隙标号STid、和数据包序列号Seq；所述确认消息帧ACK包含前导码Pre、确认标记位Fack、源节点标号Sid、目的节点标号Did、时隙标号STid、和数据包序列号Seq；所述通知协作消息帧IOC包含前导码Pre、通知协作标记位Fioc、源节点标号Sid、协作节点标号Cid、时隙标号Stid和数据包序列号Seq；所述请求协作消息帧ROC包含前导码Pre、请求协作标记位Froc、协作节点标号Cid、目的节点标号Did、时隙标号STid和数据包序列号Seq；所述确认协作消息帧AOC包含前导码Pre、确认协作标记位Faoc、目的节点标号Did、协作节点标号Cid、时隙标号STid和数据包序列号Seq。