[发明专利]一种车联网中的安全消息单跳协作广播方法

摘要

一种车联网中的安全消息单跳协作广播方法，属于车载无线通信领域。提供在保证安全消息时延的前提下提高消息的接收成功率的车联网中的安全消息单跳协作广播方法。建立邻居信道质量表；初始化广播；选择协作节点；协作重广播；首先对每辆车建立起自己的邻居信道质量表，实时记录自己和每个邻居节点的信道情况；其次，进行初始化广播，当车辆遇到紧急情况时，便在自己的时隙中将安全消息广播出去；然后，进行协作节点选择，源节点根据各备选协作节点发送协作应答消息的快慢选择最优的协作节点；最后，进行协作重传，被选中的协作节点和源节点一起在源节点的时隙内重传数据包。

主权项

1.一种车联网中的安全消息单跳协作广播方法，其特征在于包括以下步骤：1)建立邻居信道质量表，具体方法为：(1)在多车道的道路上，每辆车都被分配给唯一的ID，每辆车都有相同的通信半径R_T，如果两辆车之间的距离小于R_T，那么它们之间直接通信，互相称为一跳邻居节点或者邻居节点；(2)每辆车都装有GPS信号接收器，在GPS时钟信号的协助下，每辆车的系统时钟都实现同步，信道被划分为连续的时间帧，每个时间帧都包含有F个等长的时隙，每辆车在每帧中都被分配给固定的时隙，并在自己的时隙上接入信道；(3)对于道路上的任意一个车辆节点a，当它所占用的时隙S_a到来时，如果有信息要发送，那么在该时隙中接入信道，将自己的信息发送出去；如果没有信息要发送，那么也要在自己的时隙上发送一个空数据包，以便自己的邻居节点侦听到自己的存在，并测量它们之间的信道状况，信道域用来发送自己与邻居节点之间的信道质量信息，协作域用来发送与协作重广播相关的信息，包括对安全消息接收结果的ACK信息、协作请求信息、协作应答信息和协作确认信息；(4)道路上的任意车辆节点a都维护一个邻居节点信道质量表T_a，该表中记录了节点a与周围邻居节点的信道质量情况，当节点a接收到节点b发送过来的一个数据包后，a立即测量该数据包的接收功率，并在表T_a中更新对应项；等到自己的时隙S_a到来时，它便将T_a中的数据放在数据包的信道域中发送出去，由于所有的节点在每一帧内都会接入一次信道，发送自己的数据包，因此表T_a中的所有项目在每一帧内都会进行一次更新，以保证数据的实时性，则道路上的每个节点都知道自己与邻居节点之间的实时信道状况；2)初始化广播，具体方法如下：(1)对于道路上的任意车辆a，若它在道路上行驶遇到紧急或者危险时，则车上相应的安全应用立即产生一条安全消息(2)等到a所占用的时隙S_a到来时，它便将在该时隙中发送出去；3)选择协作节点，具体方法为：(1)当发送出去后，a的邻居节点中有的节点成功接收了该消息，有的节点则由于噪声或者信道衰落原因没有接收成功，没有接收成功的节点称为协作的目标节点，而已经接收成功的节点则称为备选协作节点；(2)对于a的任意一个邻居节点b而言，如果它成功接收了数据包那么在自己的下一个数据包的协作域中增加一条对于接收成功的ACK消息，并在自己的时隙S_b到来时，将数据包发送出去；(3)在a的所有邻居节点中，所有成功接收数据包的节点，都在自己的下一个数据包中添加对的ACK消息，当a的下一个时隙到来之前，a便知道所有邻居节点的接收情况；(4)在时隙中，节点a将协作请求和协作目标节点们的ID:d₁,d₂,…,d_n、自己到协作目标节点的接收功率发送出去；(5)对于任意的备选协作节点c，当它接收到节点a的协作请求和a到协作目标的接收功率后，立即计算自己参与协作后，所有协作目标节点的预期接收功率如果c参与协作使得所有协作目标节点的预期接收功率都大于接收门限值P_th，那么c立即计算自己参与协作的总体功率增益(6)当c的下一个时隙到来时，不立即发送数据包，而是先开启一个定时器，定时器的到期时间和总体功率增益成反比，表示为：其中，P^MAX是本系统中节点接收到的最大功率，T^MIN是最短延迟时间，T^MAX是最长延迟时间；(7)当定时器到期以后，备选协作节点立即发送自己的数据包，并在其中包含有协作应答信息，根据式(1)，备选协作节点的总体功率增益越大，发送延迟越短；当连续F‑1个时隙之后，源节点接收到所有备选协作者的包含协作应答信息的数据包，然后，从中选出时延最小的节点作为协作节点；4)协作重广播，具体方法如下：(1)当节点a下一个时隙再次到来时，节点a不立即发送数据包，而是首先发送协作确认消息，该消息包括选中的节点ID和开始重传的时间；(2)当备选节点收到协作确认消息之后，被选中的节点按照该消息中指明的时间执行协作重传，而未被选中的节点则不做任何动作。