CN102300160A - 车载无线自组网的n次幂广播方法 - Google Patents

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崔刚
周连科
付忠传
暴建民
朱东杰
王秀峰
莫毓昌
张策
张必英
刘永文
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车载无线自组网的N次幂广播方法，本发明涉及车载无线自组网的广播方法。它解决了现有技术的基于概率转发的方法在节点饱和的状态下冲突仍然会比较严重的缺陷。本发明的技术方案是：每个网络节点在接收到广播数据包后，先查询此广播数据包的ID，看是否已经接收过此广播数据包；若已经收到过，则直接丢弃此广播数据包；若未曾收到过，则将其存储并计算本网络节点的转发概率；如果本网络节点的转发概率大于1，则向其它网络节点转发此广播数据包；如果本网络节点的转发概率小于1，则丢弃此广播数据包；本网络节点的转发概率计算公式为：Pi＝(Lij/R)n×100％。用于数据的广播发送。

Description

车载无线自组网的N次幂广播方法
技术领域
本发明涉及车载无线自组网的广播方法。 
背景技术
VANET(车载无线自组网)是移动自组织网络在道路上的车辆之间的应用。在当今的城市中，交通阻塞是一种非常普遍的现象。交通阻塞中，车辆行进速度很慢，车流密度非常大。在这种场景下，一个简单的泛洪广播会产生严重的“广播风暴”，从而使广播性能降低，甚至无法完成信息的传输。现有技术用于减小“广播风暴”的方法主要靠减少节点的转发来减少冗余信息的生成。现有的主要是基于概率的方法。这种方法的内容是： 
每个节点收到广播包后按照一定概率进行转发。即每个节点第一次接收到一个广播消息后，以概率P来转发这个消息。当P＝1时，这种方案就会产生“洪泛”。 
基于概率转发的方法是一种简单的限制转发的方法，其思想是通过节点的某些属性计算出一个转发概率，节点按此概率决定是否参与转发。该方法的好处是实现简单，主要问题在于如何计算转发概率。 
Wisitpongphan与Tonguz等人提出了一种加权的P坚持广播算法(Weighted P-persistent Broadcast，WPB)。该算法的基本思想是每个收到广播信息的节点都计算转发概率P，并按计算出的概率进行转发，从而减少转发的节点数，以减少数据的冲突。WPB的转发概率P按式(2-1)计算。 
Pi＝(Lij/R)×100％         (2-1) 
其中Pi——节点i转发概率； 
Lij——从接收节点i到上一跳的发送节点j之间的距离； 
R——节点的平均传输距离。 
从式(2-1)可以看出每个接收节点的Pi会随其与发送节点j之间的距离增大而增大，接收节点越接近发送节点的传输边缘，其转发的概率越大，而离发送节点近的节点，其转发概率则很小，这使得离源节点远的节点更容易参与转发，从而使每一次转发尽量覆盖更多的新广播区域。这种方法能够在一定程度上减少转发的次数。但通过分析发现在节点饱和的状态下，WPB的效果不够理想。如图1中的实线所示。在WPB中，概率Pi随着收发节点之间的距离Lij呈线性增长，这时在Lij＞R/2时，节点的转发概率Pi也大于50％。而通过图2可以计算出在节点呈均匀分布时，B区域中的节点数为A区域中节点数的3倍，也就是说，在这种情况下，一个发送节点发送一条广播信息，会有3/4的邻居对该信 息进行转发，而在节点饱和的状态下，冲突仍然会比较严重，“广播风暴”不会被有效地减轻。 
发明内容
本明的目的是提供一种车载无线自组网的N次幂广播方法，以解决现有技术的基于概率转发的方法在节点饱和的状态下冲突仍然会比较严重的缺陷。本发明的技术方案是：每个网络节点在接收到广播数据包后，先查询此广播数据包的ID，看是否已经接收过此广播数据包101；若已经收到过，则直接丢弃此广播数据包102；若未曾收到过，则将其存储并计算本网络节点的转发概率103；如果本网络节点的转发概率大于1，则向其它网络节点转发此广播数据包104；如果本网络节点的转发概率小于1，则丢弃此广播数据包105； 
本网络节点的转发概率计算公式为： 
Pi＝(Lij/R)n×100％       (2-2) 
其中Pi——网络节点i转发概率； 
Lij——从接收节点i到上一跳的发送节点j之间的距离； 
R——网络节点的平均传输距离； 
n——幂参数，n的值在3与10之间。 
采用基于概率的转发策略时，在高密度的VANET网络中，由源节点根据上层应用要求发起数据广播，每个节点在收到广播信息后根据概率算法计算自己的转发概率，并按此概率进行转发，从而减少参与转发的节点数，降低产生信道冲突和竞争的概率，减小“广播风暴”对网络性能的影响。本发明为了使转发节点数继续下降，并且使转发节点继续向传输的边缘集中，将概率P定义为距离比传输距离的n次幂(如图1的虚线)，提出了一种新的n次幂的P坚持广播算法(Nth-Powered P-persistent Broadcast，NPPB)，使参与转发的节点数量进一步降低，达到避免“广播风暴”的目的，解决了现有技术的基于概率转发的方法在节点饱和的状态下冲突仍然会比较严重的缺陷。 
附图说明
图1是不同n取值下的概率P变化曲线示意图，从左上到右下依次为n取值1、2、3和无穷大时P的曲线。横轴为从接收节点i到上一跳的发送节点j之间的距离。图2是不同传输距离下覆盖区域的比较示意图。图3是本发明的流程示意图。 
具体实施方式
具体实施方式一：下面结合图1具体说明本实施方式。本实施方式每个网络节点在 接收到广播数据包后，先查询此广播数据包的ID，看是否已经接收过此广播数据包101；若已经收到过，则直接丢弃此广播数据包102；若未曾收到过，则将其存储并计算本网络节点的转发概率103；如果本网络节点的转发概率大于1，则向其它网络节点转发此广播数据包104；如果本网络节点的转发概率小于1，则丢弃此广播数据包105； 
本网络节点的转发概率计算公式为： 
Pi＝(Lij/R)n×100％(2-2) 
其中Pi——网络节点i转发概率； 
Lij——从接收节点i到上一跳的发送节点j之间的距离； 
R——网络节点的平均传输距离； 
n——幂参数，n的值在3与10之间。 
由源节点根据上层应用要求发起数据广播，最后直到整个目标广播区域内的节点都收到广播数据包。 
在n＝0时，本发明的方法等同于泛洪；在n＝1时，本发明的方法相当于背景技术所介绍的WPB方法；在n＞1时，转发节点数会进一步减少，而且转发节点会继续向传输的边缘集中，n越大，转发节点的数量就越少且向上一跳节点覆盖区域边缘集中的趋势就越明显(如图1中的虚线所示)，算法中的幂参数值可根据具体情况进行调节。由式(2-2)可以看出接收节点与发送节点间的距离越远，其转发概率越大，而且这种趋势会随幂参数n值的增加而增大。 
具体实施方式二：本实施方式与实施方式一的不同之处是n的值为3。此数值对应着道路上车辆的堵塞程度不十分严重，车辆的平均移动速度在每小时5公里以上的时候。 
具体实施方式三：本实施方式与实施方式一的不同之处是n的值为10。此数值对应着道路上车辆的堵塞程度十分严重，车辆的平均移动速度在每小时1公里以下的时候。 

Claims (3)

1.车载无线自组网的N次幂广播方法，它包括下述步骤：每个网络节点在接收到广播数据包后，先查询此广播数据包的ID，看是否已经接收过此广播数据包(101)；若已经收到过，则直接丢弃此广播数据包(102)；若未曾收到过，则将其存储并计算本网络节点的转发概率(103)；如果本网络节点的转发概率大于1，则向其它网络节点转发此广播数据包(104)；如果本网络节点的转发概率小于1，则丢弃此广播数据包(105)；
其特征在于本网络节点的转发概率计算公式为：
Pi＝(Lij/R)n×100％    (2-2)
其中Pi——网络节点i转发概率；
Lij——从接收节点i到上一跳的发送节点j之间的距离；
R——网络节点的平均传输距离；
n——幂参数，n的值在3与10之间。
2.根据权利要求1所述的车载无线自组网的N次幂广播方法，其特征在于n的值为3。
3.根据权利要求1所述的车载无线自组网的N次幂广播方法，其特征在于n的值为10。
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