[发明专利]一种基于VANET的OBU与RSU快速切换方法

说明书

本发明属于移动通信技术领域，公开了一种基于VANET的OBU与RSU快速切换方法。首先，RSU通过接收OBU传来的车速判断此时的道路是否发生了拥堵；其次，如果道路没发生拥堵，RSU会对接收的OBU传来的车辆位置数据通过FCM算法进行运算，确定出最佳切换位置，并结合接收到的车速和信号强度决定是否进行切换；最后，如果满足切换条件，RSU会对接收到的车辆行驶的方向向量与自身存储的其它RSU的位置向量计算余弦值，确定出OBU向那个RSU方向行驶，完成切换；本发明充分考虑了道路的交通情况，充分利用了车辆沿固定道路行驶，方向可确定的优势，本方法可以大幅度的减少切换延时和减少信道的拥塞，提高用户的体验。

技术领域

本发明属于移动通信技术领域，涉及到用FCM(Fuzzy c-means,模糊C均值聚类算法)算法对行驶车辆的位置进行处理的快速切换方法；针对在VANET(Vehicular Ad HocNetwork,车载自组织网络)中，车辆快速移动、OBU(On Board Unit,车载单元)需要快速的完成与RSU(Road-Side Unit,路测单元)切换的特点，本专利提出了根据车辆行驶位置、行驶速度和接收到的信号强度的一种快速的切换方法；

背景技术

在基于WAVE(Wireless Access Vehicular Environment,无线接入车载环境)协议栈的VANET中，OBU与RSU完成一次完整的切换主要包括三部分：信道扫描、认证和重新关联；其中信道扫描花费的时间是最长的，占到整个切换延时的90％以上；因此为了达到减少切换延时、OBU和RSU快速切换的目的，主要是减少信道扫描占用的时间；

基于传统自组织网络的切换方法主要有如下的缺陷：

1.在车载自组织网络中，高速行驶的车辆造成了频繁的链路断开和重连，所需的切换次数明显比传统自组织网络多，所需的切换延时明显比传统自组织网络少；传统的切换方法无法满足车载自组织网络的要求；

2.传统自组织网络的切换方法没有充分利用在车载自组织网络中，车辆的行驶路径是固定的、行驶方向是可以确定的；进而可以提前预测下一次切换需要连接的RSU，这样可以大幅度的减少切换时的信道扫描延时，进而减少整个的切换延时；

3.当覆盖区域内的RSU比较多时，传统的切换方法会造成很严重的乒乓效应，严重影响了通信质量，甚至造成掉线；而本专利中提出的基于位置、速度和信号强度的快速切换方法可以很好地避免这个问题；

发明内容

本发明要解决的技术问题是在VANET中，提出一种根据车辆的地理位置、速度和接收到的信号强度来与RSU进行快速切换的方法。

本发明采用的技术方案如下。

首先，RSU通过接收OBU传来的车速判断此时的道路是否发生了拥堵；其次，如果道路没发生拥堵，RSU会对接收的OBU传来的车辆位置数据通过FCM算法进行运算，确定出最佳切换位置，并结合接收到的车速和信号强度决定是否进行切换；最后，如果满足切换条件，RSU会对接收到的车辆行驶的方向向量与自身存储的其它RSU的位置向量计算余弦值，确定出OBU向那个RSU方向行驶，完成切换。

进一步地，所述一种基于VANET的OBU与RSU快速切换方法包括如下步骤：

(1)OBU与RSU存储信息

OBU实时的测量车的位置和速度，以及车辆接收到的信号强度，并且通过当前位置和上一位置的差值来确定车辆的行驶方向；OBU存储的信息包括：信息获取的时间、OBU当前的位置即车辆位置、OBU当前的速度即当前车速、OBU接收到的信号强度、OBU的移动方向即车辆的行驶方向和下一个打算连接的目标RSU的ID，最开始时所有的字段默认值都是-1，表示尚未标记；