[发明专利]基于邻居车辆信息与告警方向的告警中继选择方法

说明书

本发明公开了一种基于邻居车辆信息与告警方向的告警中继选择算法，包括以下步骤：S1、在道路上行驶的车辆产生告警信息；S2、告警源车辆通过邻居列表中的车辆信息，从地理位置和功率确定邻居车辆的覆盖范围，根据告警的扩散方向、信道使用情况和贪心思想的地理切分法，确定告警报文中继车辆；S3、告警源车辆在报文中加入中继信息，形成告警报文，然后竞争信道资源，若信道资源竞争成功则发送告警报文；否则等待下次竞争，直到竞争到信道资源完成告警报文的发送。本发明结合了车联网中车辆的地理位置信息、信道使用情况、报文发送成功时间等信息，综合性选择中继车辆，使得告警得到快速的扩散，降低了传统告警广播算法带来的巨大冗余告警报文。

技术领域

本发明属于无线通讯技术领域，基于邻居车辆信息与告警方向的告警中继选择算法。

背景技术

在车载网络中，支持道路安全的车辆间通信有两种重要的传输信息：周期性广播消息与紧急安全消息紧急信息。周期性广播消息又称为beacon消息，在应用层或网络层生成，是指周期性的一跳广播信息，车辆节点周期性向周围邻居节点广播自身beacon信息包括当前位置、速度等等，使得周围邻居节点能够得知周围环境状况，避免潜在危险。邻居节点在接收到这个广播消息时，会根据其自身情况更新它所需要的信息，然后把广播报文丢弃。

紧急安全消息是一种多跳广播消息，当有事故发生或交通堵塞等情况，节点向一定范围内的其他车辆广播紧急安全信息。这种紧急消息的广播其实也是建立在周期性广播beacon的基础上的。其他节点在接收到这个消息时，会更新它所需要的信息，然后依据当前情况选择把广播报文丢弃或转发。如果它之前已经接受过这个广播报文，则丢弃；如果是第一次接收，则依据广播机制或路由协议转发该报文。

紧急安全消息传播的主要性能目标是快速、高可靠性和高可扩展性。然而，在实际的行车环境里，车辆拓扑结构的快速动态变化和链路的不可靠性会带给信息传输更大的挑战性。在车载网络中，隐藏终端所引起的传输冲突和信道衰减会导致丢包率的增加，但在IEEE 802.11p协议中并没有为广播制定信道恢复机制，因此，在一个紧密的网络中由于信道拥塞将会产生大量的数据包冲突，从而降低广播的发送成功率。因此一个快速高效的广播算法是安全消息有效扩散的关键。

传统的广播算法中，最直接的方法即简单泛洪(simple flooding)：任何节点在接收到新的广播分组后均将其向传输范围内的邻居节点转发，同时丢弃已经接收过的广播分组。简单洪泛常常引入大量冗余的数据转发，由此不仅会引发网络风暴现象和传输信道的拥堵，也会导致移动节点传输能量的无用消耗。

高效的广播策略要求用尽可能少的分组转发来覆盖网络中所有节点，以避免以上简单泛洪的弊端。针对这一目标，诸多文献从不同角度给出了一系列算法，概括为基于概率预测的优化泛洪策略、基于区域的优化泛洪策略以及基于邻节点信息的优化泛洪策略等。其中基于邻节点信息的优化泛洪策略利用节点周围N跳(N-hop)内节点的连接拓扑构造局部最优的覆盖节点集合，期望形成具有局部生成特征的分组转发虚拟骨干网络，即连通支配集 (connected dominating set，CDS)。

连通支配集是由网络中部分节点构成的连通子网，具有如下性质：网络中的任一节点要么属于连通支配集，要么有至少一个邻节点是连通支配集中的元素。以连通支配集作为分组转发节点能有效减少广播所需的转发次数。引入集合论中的概念，将集合内元素的个数称为势(cardinality)。很明显，连通支配集的势越小，对应的网络广播所需要的包转发次数也越少。具有最小势的连通支配集称为对应网络的最小连通支配集(minimumconnected dominating set，MCDS)。用局部拓扑信息分布式地构造MCDS被证明是NP-C问题，从而只能获得近似解。由于不能获得最优结果，一般采用最优近似系数(approximationfactor，即算法所产生的结果同实际最优解之间的比值)来评价各种近似算法的效果。