專利名稱：車載無線自組網(wǎng)的n次冪廣播方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及車載無線自組網(wǎng)的廣播方法。
背景技術(shù)：
VANET(車載無線自組網(wǎng))是移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)在道路上的車輛之間的應(yīng)用。在當(dāng)今的城市中，交通阻塞是一種非常普遍的現(xiàn)象。交通阻塞中，車輛行進(jìn)速度很慢，車流密度非常大。在這種場(chǎng)景下，一個(gè)簡(jiǎn)單的泛洪廣播會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的“廣播風(fēng)暴”，從而使廣播性能降低，甚至無法完成信息的傳輸?，F(xiàn)有技術(shù)用于減小“廣播風(fēng)暴”的方法主要靠減少節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)來減少冗余信息的生成?，F(xiàn)有的主要是基于概率的方法。這種方法的內(nèi)容是每個(gè)節(jié)點(diǎn)收到廣播包后按照一定概率進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。即每個(gè)節(jié)點(diǎn)第一次接收到一個(gè)廣播消息后，以概率P來轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)消息。當(dāng)P = 1時(shí)，這種方案就會(huì)產(chǎn)生“洪泛”?；诟怕兽D(zhuǎn)發(fā)的方法是一種簡(jiǎn)單的限制轉(zhuǎn)發(fā)的方法，其思想是通過節(jié)點(diǎn)的某些屬性計(jì)算出一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)概率，節(jié)點(diǎn)按此概率決定是否參與轉(zhuǎn)發(fā)。該方法的好處是實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，主要問題在于如何計(jì)算轉(zhuǎn)發(fā)概率。Wisitpongphan與Tonguz等人提出了一種加權(quán)的P堅(jiān)持廣播算法(Weighted P-persistent Broadcast, WPB)。該算法的基本思想是每個(gè)收到廣播信息的節(jié)點(diǎn)都計(jì)算轉(zhuǎn)發(fā)概率P，并按計(jì)算出的概率進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，從而減少轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，以減少數(shù)據(jù)的沖突。WPB的轉(zhuǎn)發(fā)概率P按式計(jì)算。Pi = (LijZR) X100%(2-1)其中Pi——節(jié)點(diǎn)i轉(zhuǎn)發(fā)概率；Lij——從接收節(jié)點(diǎn)i到上一跳的發(fā)送節(jié)點(diǎn)j之間的距離；R——節(jié)點(diǎn)的平均傳輸距離。從式可以看出每個(gè)接收節(jié)點(diǎn)的Pi會(huì)隨其與發(fā)送節(jié)點(diǎn)j之間的距離增大而增大，接收節(jié)點(diǎn)越接近發(fā)送節(jié)點(diǎn)的傳輸邊緣，其轉(zhuǎn)發(fā)的概率越大，而離發(fā)送節(jié)點(diǎn)近的節(jié)點(diǎn)， 其轉(zhuǎn)發(fā)概率則很小，這使得離源節(jié)點(diǎn)遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)更容易參與轉(zhuǎn)發(fā)，從而使每一次轉(zhuǎn)發(fā)盡量覆蓋更多的新廣播區(qū)域。這種方法能夠在一定程度上減少轉(zhuǎn)發(fā)的次數(shù)。但通過分析發(fā)現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)飽和的狀態(tài)下，WPB的效果不夠理想。如圖1中的實(shí)線所示。在WPB中，概率Pi隨著收發(fā)節(jié)點(diǎn)之間的距離Lu呈線性增長(zhǎng)，這時(shí)在Lu > R/2時(shí)，節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)概率Pi也大于50%。而通過圖2可以計(jì)算出在節(jié)點(diǎn)呈均勻分布時(shí)，B區(qū)域中的節(jié)點(diǎn)數(shù)為A區(qū)域中節(jié)點(diǎn)數(shù)的3倍，也就是說，在這種情況下，一個(gè)發(fā)送節(jié)點(diǎn)發(fā)送一條廣播信息，會(huì)有3/4的鄰居對(duì)該信息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，而在節(jié)點(diǎn)飽和的狀態(tài)下，沖突仍然會(huì)比較嚴(yán)重，“廣播風(fēng)暴”不會(huì)被有效地減輕。

發(fā)明內(nèi)容
本明的目的是提供一種車載無線自組網(wǎng)的N次冪廣播方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)的基于概率轉(zhuǎn)發(fā)的方法在節(jié)點(diǎn)飽和的狀態(tài)下沖突仍然會(huì)比較嚴(yán)重的缺陷。本發(fā)明的技術(shù)方案是每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在接收到廣播數(shù)據(jù)包后，先查詢此廣播數(shù)據(jù)包的ID，看是否已經(jīng)接收過此廣播數(shù)據(jù)包101 ；若已經(jīng)收到過，則直接丟棄此廣播數(shù)據(jù)包102 ；若未曾收到過，則將其存儲(chǔ)并計(jì)算本網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)概率103 ；如果本網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)概率大于1，則向其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)此廣播數(shù)據(jù)包104 ；如果本網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)概率小于1，則丟棄此廣播數(shù)據(jù)包105 ；本網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)概率計(jì)算公式為Pi = (LijZR)nX 100%(2-2)其中Pi——網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)i轉(zhuǎn)發(fā)概率；Lij——從接收節(jié)點(diǎn)i到上一跳的發(fā)送節(jié)點(diǎn)j之間的距離；R——網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的平均傳輸距離；η——冪參數(shù)，η的值在3與10之間。采用基于概率的轉(zhuǎn)發(fā)策略時(shí)，在高密度的VANET網(wǎng)絡(luò)中，由源節(jié)點(diǎn)根據(jù)上層應(yīng)用要求發(fā)起數(shù)據(jù)廣播，每個(gè)節(jié)點(diǎn)在收到廣播信息后根據(jù)概率算法計(jì)算自己的轉(zhuǎn)發(fā)概率，并按此概率進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，從而減少參與轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)點(diǎn)數(shù)，降低產(chǎn)生信道沖突和競(jìng)爭(zhēng)的概率，減小“廣播風(fēng)暴”對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響。本發(fā)明為了使轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)數(shù)繼續(xù)下降，并且使轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)繼續(xù)向傳輸?shù)倪吘壖?，將概率P定義為距離比傳輸距離的η次冪(如圖1的虛線)，提出了一種新的η次冪的P堅(jiān)持廣播算法(Nth-Powered P-persistent Broadcast, NPPB)，使參與轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)點(diǎn)數(shù)量進(jìn)一步降低，達(dá)到避免“廣播風(fēng)暴”的目的，解決了現(xiàn)有技術(shù)的基于概率轉(zhuǎn)發(fā)的方法在節(jié)點(diǎn)飽和的狀態(tài)下沖突仍然會(huì)比較嚴(yán)重的缺陷。


圖1是不同η取值下的概率P變化曲線示意圖，從左上到右下依次為η取值1、2、 3和無窮大時(shí)P的曲線。橫軸為從接收節(jié)點(diǎn)i到上一跳的發(fā)送節(jié)點(diǎn)j之間的距離。圖2是不同傳輸距離下覆蓋區(qū)域的比較示意圖。圖3是本發(fā)明的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一下面結(jié)合圖1具體說明本實(shí)施方式。本實(shí)施方式每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在接收到廣播數(shù)據(jù)包后，先查詢此廣播數(shù)據(jù)包的ID，看是否已經(jīng)接收過此廣播數(shù)據(jù)包 101 ；若已經(jīng)收到過，則直接丟棄此廣播數(shù)據(jù)包102 ；若未曾收到過，則將其存儲(chǔ)并計(jì)算本網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)概率103 ；如果本網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)概率大于1，則向其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)此廣播數(shù)據(jù)包104 ；如果本網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)概率小于1，則丟棄此廣播數(shù)據(jù)包105 ；本網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)概率計(jì)算公式為Pi = (LijZR)nX 100% (2-2)其中Pi——網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)i轉(zhuǎn)發(fā)概率；Lij——從接收節(jié)點(diǎn)i到上一跳的發(fā)送節(jié)點(diǎn)j之間的距離；R——網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的平均傳輸距離；η——冪參數(shù)，η的值在3與10之間。由源節(jié)點(diǎn)根據(jù)上層應(yīng)用要求發(fā)起數(shù)據(jù)廣播，最后直到整個(gè)目標(biāo)廣播區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)都收到廣播數(shù)據(jù)包。在η = 0時(shí)，本發(fā)明的方法等同于泛洪；在η = 1時(shí)，本發(fā)明的方法相當(dāng)于背景技術(shù)所介紹的WPB方法；在η > 1時(shí)，轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)數(shù)會(huì)進(jìn)一步減少，而且轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)會(huì)繼續(xù)向傳輸?shù)倪吘壖?，η越大，轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量就越少且向上一跳節(jié)點(diǎn)覆蓋區(qū)域邊緣集中的趨勢(shì)就越明顯(如圖1中的虛線所示)，算法中的冪參數(shù)值可根據(jù)具體情況進(jìn)行調(diào)節(jié)。由式(2-2) 可以看出接收節(jié)點(diǎn)與發(fā)送節(jié)點(diǎn)間的距離越遠(yuǎn)，其轉(zhuǎn)發(fā)概率越大，而且這種趨勢(shì)會(huì)隨冪參數(shù)η 值的增加而增大。
具體實(shí)施方式
二 本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處是η的值為3。此數(shù)值對(duì)應(yīng)著道路上車輛的堵塞程度不十分嚴(yán)重，車輛的平均移動(dòng)速度在每小時(shí)5公里以上的時(shí)候。
具體實(shí)施方式
三本實(shí)施方式與實(shí)施方式一的不同之處是η的值為10。此數(shù)值對(duì)應(yīng)著道路上車輛的堵塞程度十分嚴(yán)重，車輛的平均移動(dòng)速度在每小時(shí)1公里以下的時(shí)候。
權(quán)利要求
1.車載無線自組網(wǎng)的N次冪廣播方法，它包括下述步驟每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在接收到廣播數(shù)據(jù)包后，先查詢此廣播數(shù)據(jù)包的ID，看是否已經(jīng)接收過此廣播數(shù)據(jù)包(101)；若已經(jīng)收到過，則直接丟棄此廣播數(shù)據(jù)包(102)；若未曾收到過，則將其存儲(chǔ)并計(jì)算本網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)概率(103)；如果本網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)概率大于1，則向其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)此廣播數(shù)據(jù)包 (104)；如果本網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)概率小于1，則丟棄此廣播數(shù)據(jù)包(105)；其特征在于本網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)概率計(jì)算公式為Pi = (LijZR)nX 100% (2-2)其中Pi——網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)i轉(zhuǎn)發(fā)概率；Lij——從接收節(jié)點(diǎn)i到上一跳的發(fā)送節(jié)點(diǎn)j之間的距離；R——網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的平均傳輸距離；η——冪參數(shù)，η的值在3與10之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載無線自組網(wǎng)的N次冪廣播方法，其特征在于η的值為3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的車載無線自組網(wǎng)的N次冪廣播方法，其特征在于η的值為10。
全文摘要
車載無線自組網(wǎng)的N次冪廣播方法，本發(fā)明涉及車載無線自組網(wǎng)的廣播方法。它解決了現(xiàn)有技術(shù)的基于概率轉(zhuǎn)發(fā)的方法在節(jié)點(diǎn)飽和的狀態(tài)下沖突仍然會(huì)比較嚴(yán)重的缺陷。本發(fā)明的技術(shù)方案是每個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在接收到廣播數(shù)據(jù)包后，先查詢此廣播數(shù)據(jù)包的ID，看是否已經(jīng)接收過此廣播數(shù)據(jù)包；若已經(jīng)收到過，則直接丟棄此廣播數(shù)據(jù)包；若未曾收到過，則將其存儲(chǔ)并計(jì)算本網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)概率；如果本網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)概率大于1，則向其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)此廣播數(shù)據(jù)包；如果本網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)概率小于1，則丟棄此廣播數(shù)據(jù)包；本網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)概率計(jì)算公式為Pi＝(Lij/R)n×100％。用于數(shù)據(jù)的廣播發(fā)送。
文檔編號(hào)H04W84/18GK102300160SQ20111024184
公開日2011年12月28日 申請(qǐng)日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者付忠傳, 劉永文, 周連科, 崔剛, 張必英, 張策, 暴建民, 朱東杰, 王秀峰, 莫毓昌 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)