[发明专利]多通道多跳车载自组网频率协调分配方法

说明书

本发明是多通道多跳车载自组网频率协调分配方法，包含：网络中的任一节点向其邻居节点广播信道探测帧；当源节点有数据要发送给目的节点时，源节点在信道探测帧中加入源路由探测帧，然后选择信道质量最佳的两条信道广播给邻居节点；判断其是否满足下一跳稳定条件；收到源路由探测帧应答的源节点根据源路由探测帧应答中包含的下一跳的运动速度和位置选择最优下一跳和次优下一跳；选择最佳链路发送数据包；收到数据帧的节点到达下一跳最佳通信链路，多跳之后将源节点的数据发送到目的节点。本发明能够使节点充分掌握它的几条信道的信道质量，及时找到状态最佳的信道，减少了多跳自组网的跳数，提高了通信质量和通信效率。

技术领域

本发明属于多跳自组织网络中的多信道技术，具体而言是一种多通道多跳车载自组网频率协调分配方法，应用于车载自组网领域。

背景技术

多年来智能交通系统（Intelligent Transportation System，ITS）一直是研究的热点，在智能交通系统的各个技术领域中，旨在提高车辆行驶的安全性、运输效率以及提供无处不在的无线Internet接入的车载自组网技术（Vehicular Ad-hoc Network，简称VANET）又是研究的重中之重。VANET是专门用于汽车通信的自组织网络，联邦通信委员会把5.850~5.925GHz的75MHz的频段专门用于智能交通系统。通过专用短程通信（DSRC），这75MHz被专门的用于车与车（Vehicle-to-Vehicle，V2V）以及车与设施（Vehicle-to-Infrastructure，V2I）之间的通信，因此这75MHz也被叫做DSRC信道。

车载自组织网络目前面临着规模和性能等方面的问题，随着节点跳数的增加，整个网络容量和每条端到端链路吞吐量都会急剧下降。限制自组网吞吐量的一个重要因素就是同信道干扰。为了增加网络吞吐量、提高传输的可靠性，考虑到DSRC信道由7个10MHz的信道组成，采用多通道技术提高网络容量是车载自组网发展的必然趋势。

多通道车载自组网信道分配的关键在于保证每个节点都与整个网络保持连通的情况下，实现信道的复用，以达到减小时延，提高整个网络数据传输率的作用。由于现有的路由方法，如AODV（按需距离矢量协议）、DSR（动态源路由协议）、MSR（多径源路由协议）等，都是针对单信道无线自组网提出的，并没有考虑多信道的情形，所以在多信道环境下直接使用这些协议将会带来一些问题，可能导致吞吐量、误码率等性能变得非常差，所以并不能将这些协议直接应用于多信道情况下。由于频谱的频繁切换会导致通信链路不稳定，所以建立长时间稳定的通信链路至关重要。在车载环境下，由于车辆的运动，链路环境更加恶劣，本发明提出了一种多通道多跳车载自组网频率协调分配方法，能够根据车辆的运动趋势、位置、信道质量以及信道繁忙程度选择最佳信道用于数据传输，能够有效提高通信链路的稳定性，减少网络拥塞。

发明内容

本发明为解决现有的问题，旨在提供一种多通道多跳车载自组网频率协调分配方法。

本发明包含如下步骤：

步骤一：网络中的任一节点周期性地向其邻居节点广播信道探测帧CE，实时掌握各个物理信道的通信质量；

步骤二：当源节点有数据要发送给目的节点时，源节点在信道探测帧CE中加入待发数据包的大小以及源节点的速度和位置信息以构成源路由探测帧ORE，然后选择信道质量最佳的两条信道广播给邻居节点；

步骤三：邻居节点收到源路由探测帧ORE后，判断其是否满足下一跳稳定条件，不满足则丢弃源路由探测帧ORE，满足则向源节点回复源路由探测帧应答RORE；

步骤四：源节点根据回复的源路由探测帧应答RORE选择最优下一跳和次优下一跳，再综合各信道的质量和负载采用优化方法选择最佳信道，发送数据帧；

步骤五：计算到最优下一跳质量最佳的两条信道——分别为最佳信道和潜在最佳信道，以及到次优下一跳质量最佳的两条信道的排队时延，根据优化方法选择一条信道作为下一跳通信信道；