[发明专利]基于车辆－簇－通信小区三层架构的数据传输系统及方法

摘要

本发明公开了一种基于车辆－簇－通信小区三层架构的数据传输系统及方法，该系统包括无线通信装置，其安装于车辆上，在预设区域内划分的每个通信小区的每条单向行驶路段的所有车辆上的无线通信装置均设置为一个簇结构的簇成员；所述无线通信装置包括消息源节点无线通信装置和目的节点无线通信装置；在消息源节点无线通信装置和目的节点无线通信装置归属于同一通信小区的情况下，所述消息源节点无线通信装置用于将源数据包经过簇结构中簇成员的转发传送至目的节点无线通信装置，实现消息源节点无线通信装置与目的节点无线通信装置之间的通信。本发明有效地降低了路网中车辆高速移动给链路带来的不良影响，减少了断链次数，降低了丢包率。

主权项

1.一种基于车辆－簇－通信小区三层架构的数据传输系统，其特征在于，包括：无线通信装置，所述无线通信装置安装于车辆上；其中，在预设区域内划分的每个通信小区的每条单向行驶路段的所有车辆上的无线通信装置均设置为一个簇结构的簇成员；所述簇结构还包括从簇成员筛选出的簇首，所述簇首用于接收该簇结构中所有簇成员的状态信息并向簇首对应的所有簇成员广播声明信息；所述无线通信装置包括消息源节点无线通信装置和目的节点无线通信装置；在消息源节点无线通信装置和目的节点无线通信装置属于同一通信小区的情况下，所述消息源节点无线通信装置用于将接收到的声明信息经簇结构中的簇成员转发至目的节点无线通信装置，实现消息源节点无线通信装置与目的节点无线通信装置之间的通信；采用随机争用与先声明先得原则从簇成员中选取簇首，簇首用于接收该簇结构中所有簇成员的状态信息并向簇首对应的所有簇成员广播声明信息，簇成员根据接收到的声明消息自适应调整下一次发送自身状态信息的时间；采用基于动态时间戳策略进行维护簇结构，其维护过程包括：簇首以广播的方式来进行传递声明消息，簇成员接收声明消息并及时转发；在簇成员的状态信息采集阶段，簇成员根据所维护的路由信息向簇首发送自己的期望状态信息，并由簇首进行融合处理；当簇首消失或簇结构中有无线通信装置加入时，分别重新选择相应的簇首；广播消息中包含有簇首地理位置信息与转发节点的位置信息，当节点收到簇首的广播消息后，首先计算自己和簇首的距离dis(Node(i),CH)以及上一个转发节点和簇首的距离dis(Forwardlatest,CH)，如果dis(Node(i),CH)＞dis(Forwardlatest,CH)，则判断是否是第一次收到该广播消息，如果是，记录转发路径并转发，否则只记录路径不转发；如果dis(Node(i),CH)≤dis(Forwardlatest,CH)，则丢弃该数据包；通过定向广播方式，将消息传递沿一定的方向进行，同时使得每个节点只转发一次；在初始簇建立之后，簇头广播声明消息，成员接收消息并及时转发；节点收到簇首发送的簇首声明数据包，记录簇头和转发节点信息，并将自己的ID及位置信息加入到消息包中，同时跳数k加1，将修改之后的消息进行转发；当声明消息超出该簇的范围，终止转发；由于通信链路是双向连通的，消息转发结束后，簇成员会根据不同转发节点的转发信息建立到达簇首的多条路由；新的车辆节点驶入该簇的区域，节点清空在上一个簇中的簇首和簇状态信息，自动成为该簇成员并等待σmax时间；在该时间内，如果收到簇首的广播信息，则更新簇状态信息，向簇首发送状态信息并等待下一个时间戳；如果在该时间内没有收到簇首信息，说明链路中断或者簇中没有簇首，则以初始簇首选择过程中“先声明先得”的原则进行簇首争用；σmax为在初始簇首选择阶段的最大延时时间。