[发明专利]一种车联网中基于移动性与MAC层竞争接入的路由选择方法

说明书

本发明公开了一种车联网中基于移动性与MAC层竞争接入的路由选择方法，该策略的实现方法如下：首先，发送端车辆收集一跳通信范围内邻居车辆的速度和方向信息，计算相应的链路持续时间和距离，其次，通过MAC层的退避次数估计，得到邻居车辆的MAC层平均退避次数，再次基础上通过加权的方式得到每辆车的权重，以此为依据进行路由的选择。本发明通过结合车辆速度、方向的移动特性和车辆MAC层竞争接入的退避机制来优化路由选择的策略。仿真结果表明，与传统的GPSR方案相比，所提出的策略具有更好的系统性能。

技术领域

本发明属于无线通信技术领域，具体涉及一种车联网中基于移动性与MAC层竞争接入的路由选择方法。

背景技术

随着车辆保有数量的不断增多，应用于车辆通信的车联网技术不断得到发展，车联网技术作为未来5G网络中极具应用前景的通信技术能够为车辆之间、车辆与基站之间以及车辆与路边设施之间提供通信能力。然而，不同于传统的蜂窝网络的集中式的网络架构，车联网是无中心控制开放式自组织的网络架构，在高速的车辆移动速度，多变的车辆运行方向以及复杂的道路状况的影响下，车联网中路由选择的难度非常大。因此，如何实现可靠、稳定、低时延的车辆路由协议至关重要。已有的车联网路由方案主要使用车辆自身的移动性和道路状况作为参考标准来制定路由策略，然而这种策略的不足之处在于车辆的移动性和道路状况本身就具有很大的变化性，而且车联网通信对低时延的要求非常高，只考虑车辆本身特性很难满足对于超低时延和超高可靠数据传送率的要求。车辆网MAC层协议主要使用基于竞争退避接入机制，主要的退避算法是二进制指数退避算法，通过对车联网MAC层协议的通信机制的了解，根据实际车辆接入的特点，将MAC层退避分析与实际车辆的移动特性结合可以进一步优化路由选择策略。

发明内容

本发明的目的是为了优化车联网路由的选择策略，提供了一种车联网中基于移动性与MAC层竞争接入的路由选择方法。通过估算车联网MAC竞争接入所需要的退避次数并结合车联网自身的移动性，改策略能够为车联网通信提供可靠、稳定、低时延的路由选择方法。

为达到上述目的，本发明所采用如下技术方案予以实现：

车联网中基于移动性与MAC层竞争接入的路由选择方法，包括以下步骤：

1)在数据包传输开始之前，发送端车辆通过车载GPS装置收集在一跳通信范围R_range内的车辆的移动信息；

2)根据所述得到的车辆移动信息，计算发送端车辆到一跳通信范围内车辆的链路持续时间，记做LET，计算一跳通信范围内发送端车辆到接收端车辆的距离，记做d_ij；

3)使用泊松分布模型，根据附近车辆所在簇中的车辆数目，计算得出车辆MAC层竞争接入的平均退避次数

4)根据所述得到的链路持续时间LET，距离d_ij以及车辆的平均退避次数B，按照计算权重比例的方法，得到发送端车辆在一跳通信范围内的具有最大权重的邻居车辆作为下一跳的转发节点。

本发明进一步的改进在于，步骤1)中，根据一跳通信范围R_range的大小，得到一跳通信范围内所有邻居车辆的集合M,对所述的集合中的车辆，得到每辆车的移动速度v和移动方向θ。

本发明进一步的改进在于，步骤2)中，发送端车辆i与接收端车辆j之间的距离为d_ij：

其中：x_i为车辆i的横坐标，x_j为车辆j的横坐标，y_i为车辆i的横坐标，y_j为车辆j的纵坐标；则发送端车辆i与邻居车辆j之间的夹角θ_ij为：