未接收到位图情况下的冲突检测避免方法技术

本发明专利技术公开了未接收到位图情况下的冲突检测避免方法，包括位图定义方法和位图检测方法；当车辆未接收到位图时，则需通过静默的方法检测是否存在隐藏终端。本发明专利技术的有益效果是能够解决高速移动节点(车辆)在车载自组织网络中广泛存在的隐藏终端问题；能够避免自组织网络中由于隐藏终端造成的数据丢包问题。

Conflict Detection and Avoidance Method without Bitmap Received

【技术实现步骤摘要】
未接收到位图情况下的冲突检测避免方法
本专利技术属于车载自组织网络((VehicularAdhocNetworks,VANETs))通信
，涉及基于位图的车载自组织网络中移动节点的通信冲突避免方法。
技术介绍
车辆在车载自组织网络(VehicularAdhocNetworks,VANETs)中周期性广播合作感知消息(CooperativeAwarenessMessages,CAMs)，实现道路安全信息在车－车和车－路之间的交互共享，以提高道路交通安全水平。而车辆的高速移动使得VANETs网络拓扑结构动态变化，在CAM消息广播过程中容易造成隐藏终端问题，引发严重的数据丢包。由于CAM消息中包含了道路安全信息，如实时车速、加速度、超车预警等，频繁发生的数据丢包难以为驾驶员提供充足的道路安全信息，不能满足安全驾驶的要求。现有的解决方案假设车辆能够获得全局网络信息，对节点的广播时序进行调度以避免隐藏终端问题造成的广播冲突。考虑到VANETs网络的动态拓扑结构以及无线通信链路的非可靠特性，在分布式环境下获取全局网络信息是困难的，并不适用于CAM消息在VANETs网络中的可靠传输。本文提出了位图的概念，用于记录车辆对VANETs网络中CAM消息的接收状态。每个车辆与周围其他邻居车辆交换各自的位图，通过比较各个车辆对CAM消息的接收状态对潜在的数据冲突进行诊断、处理。由于位图被嵌入在每个车辆周期性广播的数据包中，无需引入额外的通信开销就可以实现分布式VANETs网络环境下CAM消息的可靠广播传输，提高交通安全水平。车辆通过GPS授时服务对信道时间进行同步。同步后的信道时间被分割为等长度的时间槽。车辆利用自组织时分复用技术(SelforganizedTimeDivisionMultipleAccess,STDMA)对信道进行访问控制。相比时分复用技术(TimeDivisionMultipleAccess,TDMA)，STDMA具有更高的信道利用率；而相比载波监听多路访问技术(CarrierSenseMultipleAccess，CSMA)，STDMA又具有较低的数据冲突率和延时可控性。如图2所示，每个广播周期包含4个时间槽，车辆在加入网络时抢占一个时间槽用于周期性广播CAM消息。车辆根据C-ITS通信标准的规定生成CAM消息，CAM消息的生存周期(Time-To-Live,TTL)从其生成时刻开始，到源车辆生成新的CAM消息结束。在CAM消息TTL结束前，车辆在每个广播周期内对其进行重复广播。一方面可以通过重复广播提高CAM消息的传输成功率，另一方面也可以通过重复广播表征车辆在当前网络中处于活跃状态。接收到的CAM消息被存储在各个车辆的接收缓存Fi中，在生存周期TTL结束时被及时清除。车辆在周期性广播的数据包中还附带了位图(bitmap)，用于记录车辆对CAM消息的接收状态。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供未接收到位图情况下的冲突检测避免方法，本专利技术的有益效果是能够解决高速移动节点(车辆)在车载自组织网络中广泛存在的隐藏终端问题；能够避免自组织网络中由于隐藏终端造成的数据丢包问题，提高数据包传输的接收率，缩短数据包传输的延迟，降低数据包传输的网络负载；在无需获取全局网络信息的条件下，通过局部网络信息对车载自组织网络中潜在的隐藏冲突进行避让。本专利技术所采用的技术方案是包括位图定义方法和位图检测方法；1、位图定义方法：考虑一个周期为T的CAM广播，每个周期包含n个时间间隙，当且仅当车辆vi在t时刻被调度进行CAM广播时，生成一个位图该位图为一个1×n的二进制向量，用于记录当前广播周期(t-T,t)时间段内车辆vi对数据包的接收状态，即每个向量元素表征车辆vi在当前周期(t-T,t)时间段内第j个时间间隙中对数据包的接收状态；(1)对于当前t时刻所对应的时隙，如果车辆vi在该时隙中被调度进行CAM广播，则将其对应的向量元素恒定标记为1，即(2)对于当前周期(t-T,t)时间段内其他(n-1)个时隙，-如果车辆vi在该时间间隙内成功接收到一个数据包，则将其对应的元素标记为1，即-如果车辆vi在该时隙内未接收到任何数据包，则将其对应的元素标记为0，即2、位图检测方法当车辆未接收到位图时，需通过静默的方法检测是否存在隐藏终端；进一步，未接收到位图情况下使用试探静默法进行冲突检测。根据同一时隙被车辆重复占用的次数将其分为以下三类(1)时隙(t-1)仅被一个车辆vi占用由于车辆未能接收到包含位图的数据包，无法根据位图中比特位的状态来决定车辆何时静默，因而当车辆未接收到位图时，通过随机静默的方法来解决。(2)时隙(t-1)被两个车辆vi和vj占用时隙(t-1)同时被车辆vi和vj占用，假设车辆vi于第N个广播周期中随机静默，由于该周期中车辆vj仍在正常广播CAM消息，故车辆vi广播时隙(t-1)的比特位状态保持为1不变，表明车辆vi与某一车辆同时占用了该时隙产生广播冲突，该广播周期结束后，车辆vi在新一轮广播周期中重新随机占据一个空闲时隙，并将静默标记位Flag_Temp_Silence重置为0；(3)时隙(t-1)被车辆vi和其他多个车辆{vj,...,vk}占用时隙(t-1)同时被多个车辆vi、vj、...、vk占用，假设车辆vi于第N个广播周期中随机静默，由于该周期中除车辆vi以外的其余车辆均在正常广播CAM消息，使得车辆vi处发生数据冲突，其位图中时隙(t-1)的比特位状态由1变化至0，但车辆vi侦测到时隙(t-1)内的接收信号强度RSSI值高于传输单个数据包的阈值，因此车辆vi判断时隙(t-1)当前处于复占用状态，随后在新一轮广播周期中，车辆vi重新占据了时隙(t-6)广播CAM消息，并将静默标记位Flag_Temp_Silence重置为0。进一步，通过随机静默的方法来解决具体为：车辆连续广播一段时间后，将随机在某个广播周期中静默，静默前在数据包中引入一个静默标记位Flag_Temp_Silence，并将其设置为1，用于告知VANET网络中的邻车将进行静默对潜在的隐藏终端冲突进行检测，如果车辆随机静默后未在其占用时隙内未接收到数据包且侦测到接收信号强度值低于传输单个数据包的阀值表明当前时隙内未发生隐藏终端冲突，则车辆延长下一次进行随机静默的时间，否则，车辆将延长下一次进行随机静默的时间。附图说明图1是网络拓扑结构以及位图的生成，位图的对齐；图2是接收到位图的情况；图3是车辆vi静默后未检测到隐藏终端；图4是车辆vi静默后检测到隐藏终端；图5是多辆车占用同一时隙，车辆vi静默。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。1、位图定义方法：考虑一个周期为T的CAM广播，每个周期包含n个时间间隙。当且仅当车辆vi在t时刻被调度进行CAM广播时，生成一个位图该位图为一个1×n的二进制向量，用于记录当前广播周期(t-T,t)时间段内车辆vi对数据包的接收状态，即每个向量元素表征车辆vi在当前周期(t-T,t)时间段内第j个时间间隙中对数据包的接收状态。(1)对于当前t时刻所对应的时隙，如果车辆vi在该时隙中被调度进行CAM广播，则将其对应的向量元素恒定标记为1，即(2)对于当前周期(t-T,t)时间段内其他(n本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.未接收到位图情况下的冲突检测避免方法，其特征在于：包括位图定义方法和位图检测方法；1、位图定义方法：考虑一个周期为T的CAM广播，每个周期包含n个时间间隙，当且仅当车辆vi在t时刻被调度进行CAM广播时，生成一个位图

【技术特征摘要】
1.未接收到位图情况下的冲突检测避免方法，其特征在于：包括位图定义方法和位图检测方法；1、位图定义方法：考虑一个周期为T的CAM广播，每个周期包含n个时间间隙，当且仅当车辆vi在t时刻被调度进行CAM广播时，生成一个位图该位图为一个1×n的二进制向量，用于记录当前广播周期(t-T,t)时间段内车辆vi对数据包的接收状态，即每个向量元素表征车辆vi在当前周期(t-T,t)时间段内第j个时间间隙中对数据包的接收状态；(1)对于当前t时刻所对应的时隙，如果车辆vi在该时隙中被调度进行CAM广播，则将其对应的向量元素恒定标记为1，即(2)对于当前周期(t-T,t)时间段内其他(n-1)个时隙，-如果车辆vi在该时间间隙内成功接收到一个数据包，则将其对应的元素标记为1，即-如果车辆vi在该时隙内未接收到任何数据包，则将其对应的元素标记为0，即2、位图检测方法当车辆未接收到位图时，则需通过静默的方法检测是否存在隐藏终端。2.按照权利要求1所述未接收到位图情况下的冲突检测避免方法，其特征在于：未接收到位图情况下的冲突检测：使用试探静默法进行冲突检测。根据同一时隙被车辆重复占用的次数将其分为以下三类(1)时隙(t-1)仅被一个车辆vi占用由于车辆未能接收到包含位图的数据包，无法根据位图中比特位的状态来决定车辆何时静默，因而当车辆未接收到位图时，通过随机静默的方法来解决。(2)时隙(t-1)被两个车辆vi和vj占用时隙(t-1)同时被车辆vi和vj占用，假设车辆vi于第N个广播周期中随机静默，由于该周期中车辆vj仍在正常广...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖广兵，孙宁，陈勇，葛晨，陈有超，张涌，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32