[发明专利]一种基于车载网络中簇的网关协作MAC协议实现方法

摘要

一种基于车载网络中簇的网关协作MAC协议实现方法，涉及车辆无线通信。1)划分控制信道；2)当簇间无时隙碰撞时，分配车辆节点在控制信道上的时隙；3)解决簇间时隙碰撞；4)分配车辆节点在服务信道上的时隙。使用双天线实现多信道通信，给予网关的新的概念和功能，通过网关节点解决两簇时隙碰撞问题，合理分配时隙，减少系统整体时延。并且通过网关节点协作转发数据，增长了簇间安全消息通信距离，保证了网络中的安全信息的可靠传输和QoS，并提高了信道利用率和吞吐量。

主权项

1.一种基于车载网络中簇的网关协作MAC协议实现方法，其特征在于包括如下步骤：1)划分控制信道；2)当簇间无时隙碰撞时，分配车辆节点在控制信道上的时隙，具体方法为：2.1)在每个同步间隔上，每个簇成员接入一个时隙；2.2)在每个同步间隔上，簇头接入两个时隙，位于每个同步间隔中的子同步间隔第一个时隙，除保护时隙外，簇头通过接入的时隙广播安全消息与服务信道接入时隙的分配方案；2.3)在每个同步间隔上，簇头会选出两个车辆节点作为簇的网关；簇的网关分为前网关和后网关；沿着车辆行驶的方向，簇头选择一个位置稳定在簇的前端的车辆节点为所在簇的前网关，位置稳定在簇的后端的车辆节点为所在簇的后网关；网关节点接入两个时隙，前网关接入的时隙位于每个同步间隔中的子同步间隔的最后一个时隙，后网关接入的时隙位于每个同步间隔中的子同步间隔的倒数第二个时隙；2.4)通过网关接入的两个时隙，使得当簇间发生时隙碰撞时，能在较短时间内解决时隙碰撞问题；3)解决簇间时隙碰撞，具体步骤为：3.1)簇一与簇二发生时隙碰撞，沿着车辆行驶的方向，位置在后面的簇一即所在簇的网关先接收到簇二即相邻簇的网关的消息时，发现该消息不是簇一的簇成员发送，将簇二的时隙表转发给所在簇的簇头，同时告知相邻簇的网关并发送所在簇的时隙表给它；簇一的簇头接收到由簇一的网关转发的簇二的时隙表后，修改簇头接入的时隙，修改为接入每个子同步间隔的第二个时隙，除保护时隙外；在对比两簇时隙表后，簇一的簇头修改的网关节点接入的时隙，前网关接入每个子同步间隔的倒数第一个时隙和倒数第六个时隙，后网关接入每个子同步间隔的倒数第四个时隙；若发现存在两簇簇成员时隙的碰撞，修改所在簇的簇成员的时隙；簇一的簇头修改簇成员、簇头和网关接入的时隙后，向簇内成员广播新的时隙表，簇内的车辆节点按照新的时隙表接入时隙；簇二的网关收到簇一的网关节点发送的信息后，并将该信息转发给它的簇头，簇头对比两簇时隙表后，发现两簇的前后网关节点接入的都是子同步间隔的最后一个时隙和倒数第二个时隙，簇二的簇头修改的网关节点接入的时隙，簇二的前网关接入每个子同步间隔的倒数第五个时隙，后网关接入每个子同步间隔的倒数第三个时隙；簇头与簇成员接入的时隙不变，并向簇内成员广播新的时隙表，网关节点按照新的时隙表接入时隙；簇一的网关接收到簇一的簇头发送的新的时隙表后，转发给簇二的网关，并由簇二的网关转发给它的簇头；3.2)簇一与簇二解决时隙碰撞后，沿着车辆行驶的方向，当簇二的前方的簇三与簇二发生时隙碰撞时，即簇三的网关先接收到簇二的网关的消息时，发现该消息不是簇三的簇成员发送，将簇二的时隙表转发给所在簇的簇头，同时告知相邻簇的网关并发送所在簇的时隙表给它；簇三的簇头接收到由簇三的网关转发的簇二的时隙表后，修改簇头接入的时隙，修改为接入每个子同步间隔的第二个时隙，除保护时隙外；在对比两簇时隙表后，簇三的簇头修改的网关节点接入的时隙，前网关接入每个子同步间隔的倒数第六个时隙，后网关接入每个子同步间隔的倒数第四个时隙；若发现存在两簇簇成员时隙的碰撞，修改所在簇的簇成员的时隙；簇三的簇头修改簇成员、簇头和网关接入的时隙后，向簇内成员广播新的时隙表，簇内的车辆节点按照新的时隙表接入时隙；簇二的网关收到簇三的网关节点发送的信息后，并将该信息转发给它的簇头，簇头对比两簇时隙表后，簇二的簇头修改的前网关节点接入的时隙，前网关接入每个子同步间隔的倒数第二个时隙和倒数第五个时隙；簇头、后网关和簇成员接入的时隙不变，并向簇内成员广播新的时隙表，网关节点按照新的时隙表接入时隙；簇三的网关接收到簇三的簇头发送的新的时隙表后，转发给簇二的网关，并由簇二的网关转发给它的簇头；3.3)簇一与簇二解决时隙碰撞后，沿着车辆行驶的方向，当簇一的后方的簇四与簇一发生时隙碰撞时，即簇四的网关先接收到簇一的网关的消息时，发现该消息不是簇四的簇成员发送，将簇一的时隙表转发给所在簇的簇头，同时告知相邻簇的网关并发送所在簇的时隙表给它；簇四的簇头接收到由簇四的网关转发的簇一的时隙表后，在对比两簇时隙表后，簇四的簇头接入时隙不变，簇头修改的网关节点接入的时隙，前网关接入每个子同步间隔的倒数第二个时隙和倒数第五个时隙，后网关接入每个子同步间隔的倒数第三个时隙；若发现存在两簇簇成员时隙的碰撞，修改所在簇的簇成员的时隙；簇四的簇头修改簇成员、簇头和网关接入的时隙后，向簇内成员广播新的时隙表，簇内的车辆节点按照新的时隙表接入时隙；簇一的网关收到簇四的网关节点发送的信息后，并将该信息转发给它的簇头，簇头对比两簇时隙表后，簇头、网关和簇成员接入的时隙都不变；簇四的网关接收到簇四的簇头发送的新的时隙表后，转发给簇一的网关，并由簇一的网关转发给它的簇头；3.4)簇一与簇二解决了簇间时隙碰撞，簇五与簇六也解决了簇间时隙碰撞，沿着车辆行驶的方向，从后到前簇的位置为簇一，簇二，簇五，簇六，当簇二的与前方的簇五发生时隙碰撞时，即簇五的网关先接收到簇二的网关的消息时，发现该消息不是簇五的簇成员发送，将簇二的时隙表转发给所在簇的簇头，同时告知相邻簇的网关并发送所在簇的时隙表给它；簇五的簇头接收到由簇五的网关转发的簇二的时隙表后，在对比自己与簇二、簇六时隙表后，若发现存在两簇簇成员时隙的碰撞，修改所在簇的簇成员的时隙；其余簇内车辆节点不修改时隙，簇五的簇头修改簇成员接入的时隙后，向簇内成员广播新的时隙表，簇内的车辆节点按照新的时隙表接入时隙；簇二的网关收到簇五的网关节点发送的信息后，并将该信息转发给它的簇头，簇头对比两簇时隙表后，簇头、网关和簇成员接入的时隙都不变；簇五的网关接收到簇五的簇头发送的新的时隙表后，转发给簇二的网关，并由簇二的网关转发给它的簇头；4)分配车辆节点在服务信道上的时隙。