[发明专利]一种基于道路车辆网络的多信道分配方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机无线通讯和移动网络技术领域，具体涉及一种车辆无线自组织网络的多信道分配方法。

背景技术

车辆自组织网络(Vehicluar Ad-hoc NETwork，VANET)是移动自组织网络的一种。移动自组织网络(MobileAd-hoc NETwork，MANET)是由可以任意移动的节点组成的自治系统，是一种拓扑动态变化的无线多跳网络。与已有的无线蜂窝网络(Cellular Networks)、无线局域网(Wireless LAN)相比，具有无需预先部署、随时随地组网、自组织和自维护等优点。而车辆自组织网络是以车辆作为自组织网络中的移动节点，车辆节点被限制在道路上移动的一种自组织网络。作为一种新兴的无线自组织网络，由于其能够用于改善行车安全，提高交通效率，受到广泛关注。

然而，多跳无线自组织网络一直面临着链路间干扰严重导致性能低下的问题。对于链路干扰问题，传统的蜂窝网络多使用多信道的方法来消除链路冲突，在模型上多采用图染色的方法。在多跳无线网络中，也有类似的方法，但是由于要同时考虑链路的干扰和多跳链路的连通性，问题更加复杂。更加严重的是，由于车辆网络这种多跳无线网络的移动性，导致网络拓扑有很高的动态性，使得传统的基于链路的信道分配方式带来很大的调整开销。

发明内容

本发明利用车辆网络被道路限制的特点，将二维网络问题简化为以一维空间为主的多信道分配，并将基于动态网络链路的信道分配问题转化为基于静态道路的信道划分，利用多网卡的方式形成信道接力，从而达到降低干扰，降低协议开销，保持网络连通的目的。

本发明的具体技术方案是：

方案1：一种基于道路车辆网络的多信道分配方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据车辆通讯半径的大小R确定道路的划分单位U，设定划分单位U为车辆通讯半径R的1～3倍；

2)根据可用的信道数N(N＞2)确定划分数M，M与N的关系如下：当N＝3k或3k+1时，M＝2k；当N＝3k+2时，M＝2k+1(k＝1，2，3，...)；这里可用的信道指的是相互之间不产生干扰的信道，而这点是由采用的通讯机制决定的(例如，如果采用IEEE 802.11b/g通讯，则可用的信道数为3)，并且只有当可用信道数不小于3时方能使用本发明的方法；

3)对道路进行M次划分，任意两次相邻的划分交错半个划分单位(U/2)的大小；

4)以循环交错的形式对划分好的路段进行信道分配。对于每种划分，信道的分配都是按照逐一递增循环往复的形式来进行的，也就是形成如…N，1，2，3，…N，1，2，3，…的序列(可用的信道编号从1到N)，各划分的分配区别在于起始的信道号。对于第一个划分，分配的起始信道号为1；对于第2i+2(2≤2i+2≤M，i＝0，1，2，…)个划分，分配的起始信道编号为N-3i；对于第2i+1(3≤2i+1≤M，i＝1，2，3，...)个划分，起始的信道编号为N-3i+1。

方案2：作为方案1的一种优选，其特征在于，步骤1)中选取的划分单位U为车辆通讯半径R的两倍(即U＝2R)。

方案3：作为方案1的一种补充，其特征在于，当道路长度L不是划分单位U的整数倍时，则改变U的值，使之能够均分道路。

方案4：作为方案3的一种优选，其特征在于，如果道路长度L大于划分单位U，则扩大U的取值，将剩余不够一个划分单位的路段均分到其他路段；如果道路长度L小于划分单位U，则取U＝L。

方案5：作为方案1的一种补充，其特征在于，当遇到道路交叉口时，将道路分为进道口的道路和出道口的道路两组，确保所有进道口的道路划分及信道分配相同，并在交叉口处分配相同的信道，而出道口的道路按照步骤4)中的规则进行信道分配(参图3)。

方案6：作为方案1的一种补充，其特征在于，对于弯曲道路，用车辆通讯半径R作为曲线弦长的折线段来划分道路，每一个划分段占据两个折线段(参图4)。

本发明具有如下技术效果：

本发明从车辆网络中道路约束这个角度出发，将车辆网络中的多信道分配问题由动态的二维空间的问题转化为静态的一维空间为主的问题，大大降低了问题的复杂性，并达到降低干扰、降低通信开销及保持网络连通性的优良性能。

附图说明

下面结合附图，对本发明做出详细描述。

图1为本发明适用场景车辆网络的示意图。

图2为本发明在单条直线道路上的划分及信道分配示例图。

图3为本发明在道路交叉口时的划分及信道分配示例图。