專利名稱：基于拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的車輛自組織網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分發(fā)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無線通信領(lǐng)域和智能交通領(lǐng)域，特別涉及一種基于拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的車輛自組織網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分發(fā)方法。
背景技術(shù)：
車輛自組織網(wǎng)絡(luò)(VANETs)是一種特殊的無線自組織網(wǎng)絡(luò)，也是智能交通系統(tǒng)的一個重要組成部分。它是將無線通信技術(shù)應(yīng)用于車輛間通信的自組織網(wǎng)絡(luò)，它除了解決車輛間的通信外，對于交通安全及車輛的智能化、便利化也極為重要。車輛自組織網(wǎng)絡(luò)除了有無線自組織網(wǎng)絡(luò)的基本特性外，也具有其獨(dú)自的特性:首先，車輛節(jié)點(diǎn)高速移動會造成網(wǎng)絡(luò)的間歇連通性和快速動態(tài)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞奶攸c(diǎn)，這樣將難以保證移動節(jié)點(diǎn)間持續(xù)穩(wěn)定的連接；其次，車輛節(jié)點(diǎn)可裝配GPS，方便獲得自身及鄰近節(jié)點(diǎn)的地理位置信息，其運(yùn)動軌跡具有一定的可預(yù)測性；再次，車輛節(jié)點(diǎn)的傳感器等設(shè)備使用可充電電池，無能源受限問題；因此，傳統(tǒng)無線自組織網(wǎng)絡(luò)的一些已有的研究方法在車輛自組織網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下并不適用。采用車輛自組織網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)以下三種應(yīng)用服務(wù):與安全相關(guān)的應(yīng)用服務(wù)，與交通監(jiān)測和管理相關(guān)的應(yīng)用服務(wù)，以及與資訊娛樂相關(guān)的應(yīng)用服務(wù)；而要實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用服務(wù)則需要將數(shù)據(jù)信息通過多跳的方式在大范圍車輛間傳遞；由于車輛自組織網(wǎng)絡(luò)的間歇連通性，單播的多跳傳遞常常是不可靠的和高延時的，所以數(shù)據(jù)的傳輸是在一定發(fā)射功率下通過多跳廣播的方式實(shí)現(xiàn)的，有效的數(shù)據(jù)分發(fā)策略是實(shí)現(xiàn)這些應(yīng)用服務(wù)的基礎(chǔ)?，F(xiàn)有技術(shù)中提出了不同的VANETs中數(shù)據(jù)分發(fā)的方法:a)現(xiàn)有技術(shù) 中提出了 Epidemic scheme算法；在該算法中，數(shù)據(jù)分發(fā)是按照一輪一輪的方式進(jìn)行的。在每一輪中，每個發(fā)送節(jié)點(diǎn)隨機(jī)地挑選f個鄰居節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，每個數(shù)據(jù)包都以這種形式發(fā)送t輪。算法采用隨機(jī)路由機(jī)制，并通過如下兩點(diǎn)來保證數(shù)據(jù)分發(fā)的可靠性:一是數(shù)據(jù)分發(fā)路徑的多樣性，數(shù)據(jù)包一次分發(fā)給多個鄰居節(jié)點(diǎn)，即使有一些節(jié)點(diǎn)失效，其他沒有失效的節(jié)點(diǎn)仍然可以轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)；二是數(shù)據(jù)包的重復(fù)多次發(fā)送，這樣即使有些節(jié)點(diǎn)在第一輪中沒有接收到數(shù)據(jù)，它們?nèi)匀豢梢栽谝院蟮臄?shù)據(jù)分發(fā)輪數(shù)中接收到數(shù)據(jù)。但是，該算法雖然規(guī)定了移動節(jié)點(diǎn)相遇時隨機(jī)地成對交換消息，避免了無差別泛洪發(fā)送數(shù)據(jù)造成的網(wǎng)絡(luò)擁塞，但是它不適合于節(jié)點(diǎn)緩存和網(wǎng)絡(luò)帶寬受限制的網(wǎng)絡(luò)，特別是當(dāng)車輛密度較高時，過多的車輛在通信時仍然容易導(dǎo)致對無線信道的激烈競爭。b)現(xiàn)有技術(shù)中還提出了 UMB (Urban Mult1-hop Broadcast)方法進(jìn)行數(shù)據(jù)的分發(fā)，該方法把處在傳輸范圍的路段劃分為幾個區(qū)域，每個車輛都具有一個轉(zhuǎn)發(fā)概率，距離較遠(yuǎn)的車輛設(shè)置了較大的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)概率。在UMB算法中定義了直線路段的轉(zhuǎn)發(fā)和交叉路口的轉(zhuǎn)發(fā)兩種轉(zhuǎn)發(fā)場景，并分別對兩種場景下的數(shù)據(jù)包類型進(jìn)行了定義，并規(guī)定了相應(yīng)的通信流程。特別地，在交叉路口情況下，假設(shè)交叉路口安裝了中繼器。采用UMB方法雖然避免了無差別泛洪發(fā)送數(shù)據(jù)造成的網(wǎng)絡(luò)擁塞，但是它定義了過多的數(shù)據(jù)包回饋信息，在數(shù)據(jù)通信過程中容易造成多余的副本消息，在網(wǎng)絡(luò)密度大的場合，過多的數(shù)據(jù)包仍然有可能會造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。c)申請?zhí)枮?01110235570.5的發(fā)明專利中公開了一種“車輛自組織網(wǎng)絡(luò)中的一種數(shù)據(jù)中繼傳輸方法”，該方法通過使收到廣播數(shù)據(jù)的車輛節(jié)點(diǎn)首先根據(jù)自身的狀態(tài)信息和源車輛節(jié)點(diǎn)中的位置信息、節(jié)點(diǎn)密度和發(fā)射功率計算出轉(zhuǎn)發(fā)概率，以此來決定自己是否成為候選中繼節(jié)點(diǎn)，候選中繼節(jié)點(diǎn)再根據(jù)各自的轉(zhuǎn)發(fā)概率結(jié)合無線局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)IEEE802.11中的退避機(jī)制計算接入信道的退避時間，如果該退避時間少于設(shè)定的門限值，則該候選中繼節(jié)點(diǎn)成為中繼節(jié)點(diǎn)，擔(dān)任數(shù)據(jù)中繼轉(zhuǎn)發(fā)的任務(wù)。該方案給每個接收到數(shù)據(jù)的車輛都設(shè)定了一個轉(zhuǎn)發(fā)概率，但在計算轉(zhuǎn)發(fā)概率的時候僅考慮了源車輛節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)信息，并沒有考慮作為中繼節(jié)點(diǎn)的自身狀態(tài)信息，而且該方案沒有就在區(qū)域內(nèi)保持?jǐn)?shù)據(jù)信息持續(xù)性的問題進(jìn)行探討。d)申請?zhí)枮?01110243492.3的發(fā)明專利中公開了一種“基于額外度的VANET廣播方法”，該方法包括下述步驟:源車輛節(jié)點(diǎn)發(fā)出廣播消息；每個車輛節(jié)點(diǎn)在第一次收到這條廣播消息后會詢問其鄰節(jié)點(diǎn)是否已經(jīng)收到此條廣播消息，詢問節(jié)點(diǎn)會根據(jù)新覆蓋節(jié)點(diǎn)對自己應(yīng)答的數(shù)量計算本詢問節(jié)點(diǎn)的額外度；額外度超過閾值的車輛節(jié)點(diǎn)聲明本節(jié)點(diǎn)的額外度；收到此聲明的車輛節(jié)點(diǎn)提取聲明中的額外度與自己的額外度進(jìn)行比較，若聲明節(jié)點(diǎn)所聲明的額外度大，則本節(jié)點(diǎn)不參與轉(zhuǎn)發(fā)廣播消息，否則發(fā)出比較結(jié)果聲明，聲明本節(jié)點(diǎn)的額外度；發(fā)出比較結(jié)果聲明的節(jié)點(diǎn)仍收不到比自己大的額外度聲明，則此節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)廣播消息。在該方案中，車輛在收到轉(zhuǎn)發(fā)消息后，通過不斷地主動詢問獲取鄰居節(jié)點(diǎn)的信息，然后根據(jù)鄰居節(jié)點(diǎn)的相互比較確定轉(zhuǎn)發(fā)車輛，這樣做造成了一定程度的通信延時，對于時效性要求較高的車輛自組織網(wǎng)絡(luò)而言有些欠妥。基于以上分析，現(xiàn)有技術(shù)仍有待于改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不 足，本發(fā)明提供一種基于拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的車輛自組織網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分發(fā)方法，使得其能在預(yù)定區(qū)域內(nèi)保持事件消息的持續(xù)性和擴(kuò)散速度，避免事件消息在覆蓋區(qū)域內(nèi)產(chǎn)生多余的副本消息，保證事件消息不在預(yù)定區(qū)域以外的區(qū)域擴(kuò)散，提供了緊急數(shù)據(jù)的快速傳輸和非緊急數(shù)據(jù)的有效傳輸。為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):本發(fā)明提供一種基于拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的車輛自組織網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分發(fā)方法，包括以下步驟:S1、計算源車輛的廣播周期，將所述源車輛監(jiān)測到的事件消息以所述廣播周期進(jìn)行廣播；并將所述事件消息作為拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的探針，利用著色原理對所述源車輛進(jìn)行著色；S2、計算接收車輛的等待時間，判斷所述接收車輛接收到所述事件消息后，在所述等待時間內(nèi)是否要轉(zhuǎn)發(fā)，若是，則執(zhí)行步驟S3 ;若不是，則執(zhí)行步驟S4 ；S3、將該接收車輛著深灰色并廣播所述事件消息；S4、將該接收車輛著灰色并結(jié)束所述事件消息分發(fā)。優(yōu)選的，所述步驟SI前進(jìn)一步包括:S0、設(shè)置事件消息的格式，所述事件消息的格式包括有所述事件消息的有效期。優(yōu)選的，所述步驟SI進(jìn)一步包括:
S11、計算源車輛的廣播周期，將所述源車輛監(jiān)測到的事件消息以所述廣播周期進(jìn)行廣播；S12、將所述事件消息作為拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的探針，利用著色原理將所述源車輛標(biāo)記為黑色；S13、判斷所述源車輛監(jiān)測到的事件消息是否處于所述有效期，若是，則執(zhí)行步驟S14，若不是，則結(jié)束所述源車輛對所述事件消息的廣播；S14、判斷所述源車輛是否監(jiān)測到表征同一事件的最新事件消息，若是，則丟棄原監(jiān)測到的事件消息，并返回執(zhí)行步驟Sll ;若不是，則返回執(zhí)行步驟S13。優(yōu)選的，所述源車輛的廣播周期通過以下公式進(jìn)行計算:
權(quán)利要求
1.一種基于拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的車輛自組織網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分發(fā)方法，其特征在于，包括以下步驟: 51、計算源車輛的廣播周期，將所述源車輛監(jiān)測到的事件消息以所述廣播周期進(jìn)行廣播；并將所述事件消息作為拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的探針，利用著色原理對所述源車輛進(jìn)行著色； 52、計算接收車輛的等待時間，判斷所述接收車輛接收到所述事件消息后，在所述等待時間內(nèi)是否要轉(zhuǎn)發(fā)，若是，則執(zhí)行步驟S3 ;若不是，則執(zhí)行步驟S4 ； 53、將該接收車輛著深灰色并廣播所述事件消息； 54、將該接收車輛著灰色并結(jié)束所述事件消息分發(fā)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟SI前進(jìn)一步包括: SO、設(shè)置事件消息的格式，所述事件消息的格式包括有所述事件消息的有效期。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟SI進(jìn)一步包括: 511、計算源車輛的廣播周期，將所述源車輛監(jiān)測到的事件消息以所述廣播周期進(jìn)行廣播； 512、將所述事件消息作為拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的探針，利用著色原理將所述源車輛標(biāo)記為黑色； 513、判斷所述源車輛監(jiān)測到的事件消息是否處于所述有效期，若是，則執(zhí)行步驟S14，若不是，則結(jié)束所述源車輛對所述事件消息的廣播； 514、判斷所述源車輛是否監(jiān)測到表征同一事件的最新事件消息，若是，則丟棄原監(jiān)測到的事件消息，并返回執(zhí)行步驟Sll ;若不是，則返回執(zhí)行步驟S13。
4.如權(quán)利要求1至3任一項所述的方法，其特征在于，所述源車輛的廣播周期通過以下公式進(jìn)行計算:
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟S2進(jìn)一步包括以下步驟: 521、計算接收車輛的等待時間，判斷所述接收車輛是否是第一次接收到所述事件消息，若是，則執(zhí)行步驟S22，若不是，則結(jié)束所述事件消息的分發(fā)； 522、判斷所述接收車輛接收到的所述事件消息是否處于所述有效期，若是，則執(zhí)行步驟S23，若不是，則結(jié)束所述事件消息的分發(fā)； 523、判斷所述接收車輛接收到所述事件消息后，在所述等待時間內(nèi)是否接收到同樣的事件消息，若不是，則執(zhí)行步驟S24 ;若是，則執(zhí)行步驟S4 ； 524、預(yù)設(shè)最大等待時間，判斷所述接收車輛在所述最大等待時間內(nèi)是否接收到同樣的事件消息，若是，則執(zhí)行步驟S4 ；，若不是，則執(zhí)行步驟S3。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述接收車輛的等待時間通過以下公式進(jìn)行計算:
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的車輛自組織網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分發(fā)方法，包括以下步驟計算源車輛的廣播周期，將源車輛監(jiān)測到的事件消息以所述廣播周期進(jìn)行廣播；并將所述事件消息作為拓?fù)浒l(fā)現(xiàn)的探針，利用著色原理對所述源車輛進(jìn)行著色；計算接收車輛的等待時間，判斷所述接收車輛接收到事件消息后，在所述等待時間內(nèi)是否要轉(zhuǎn)發(fā)，若是，則將該接收車輛著深灰色并廣播所述事件消息，若不是，將該接收車輛著灰色并結(jié)束；本發(fā)明定義了源車輛的廣播周期和接收車輛的等待時間，有效地降低了消息傳輸?shù)难訒r，提高了事件消息傳輸?shù)目煽啃?，控制了網(wǎng)絡(luò)中事件消息的副本數(shù)，降低了網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)載。
文檔編號H04L12/18GK103248672SQ20131011153
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月1日
發(fā)明者高志鵬, 楊楊, 楊樹春, 芮蘭蘭, 亓峰, 邱雪松, 陳興渝 申請人:北京郵電大學(xué)