CN103118336B - 一种提高车联网安全信息广播覆盖范围的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种提高车联网安全信息广播覆盖范围的方法，包括设计一个非均匀的退避窗口约束序列X_r动态调整与源节点不同距离转发节点的退避窗口初值选择概率的方法和约束序列X_r在实际的安全信息转发应用场景中需满足的条件；根据转发节点与源节点相对距离d_r，计算距离约束因子γ_r，并通过γ_r构造约束序列X_r；在约束序列X_r的约束下各转发节点生成各自的退避窗口初始值，然后初始化退避窗口计数器初值进入退避过程实现对共享介质的访问控制。本发明具有通过提高源节点一跳范围内相对距离较远节点在单位时隙内转发数据包的概率，达到在CCH信道时隙内提高安全信息多跳广播有效覆盖范围的目的等优点。

Description

一种提高车联网安全信息广播覆盖范围的方法

技术领域

本发明涉及车联网通信技术领域，具体涉及一种提高车联网安全信息广播覆盖范围的方法。

背景技术

车联网是未来智能交通系统(IntelligentTransportationSystem,简称ITS)的核心部分,通过车辆节点之间(V2V)或车辆节点与路边节点(V2R)之间的自组织无线多跳通信,为驾驶人、乘客等提供辅助驾驶、安全告警、多媒体应用服务等，以此来降低交通事故率、实施紧急救援、减轻交通拥堵、提高交通效率等。根据车联网承载信息的不同可将其应用分为两类，即：安全相关的信息和非安全相关的信息。其中与安全相关的信息主要使用广播的通信方式。广播通信方式按传输范围划分又可以进一步分为单跳广播和多跳广播。单跳广播方式主要为一跳以内邻居节点提供安全相关的广播信息，邻居节点只接收不转发，该方式网络资源利用率高，网络中的冗余的广播信息少，但信息覆盖率低；多跳广播方式可以将安全信息通过中继节点在一定的区域内进行转发从而提高信息的有效覆盖范围。

车联网通信协议IEEE802.11p和IEEE1609协议族定义了两种通信信道类型：控制信道（CCH）和服务信道（SCH）。其中控制信道（CCH）用于传输安全、控制相关的信息，服务信道（SCH）用于传输非安全相关信息（如增值服务、多媒体信息等）。协议中规定各车辆节点通过一个协同的全网时钟在控制信道（CCH）时隙和服务信道（SCH）时隙之间交替，每一个交替周期为100ms，即：同步后当在控制信道时隙时，所有的车辆节点均调整到控制信道，持续时间为50ms，用于安全和控制相关信息交互；当在服务信道时隙时所有的车辆节点均调整到服务信道，持续时间为50ms，用于非安全相关信息的传输。

对于安全信息来说为使更多的节点在较短的时间内能够接收到安全信息，其广播过程多使用多跳广播方式，但现有的协议存在以下弊端：（1）车联网通信协议IEEE802.11pMAC层使用EDCA（EnhancedDistributedChannelAccess增强的分布式信道接入）机制，该机制虽然通过区分队列的方式为不同的信息类型设定了不同的优先级，但是在相同优先级信息的转发过程中（如安全信息）信道的竞争是公平的、无序的，这种无序性，一方面必然会导致相邻节点转发信息的频繁碰撞，从而使安全信息得不到有效转发；另一方面，从提高安全信息转发覆盖范围的角度来讲，信息源节点一跳覆盖范围边缘的转发节点拥有比与其邻近的转发节点更优的转发覆盖范围，但是在这种无序竞争方式下，两者获得信道使用权，进行信息转发的概率是相同的，因此不利于提高安全信息的有效覆盖范围。（2）智能交通的应用场景中，与安全相关的信息有一个有效时间容限，大部分安全相关信息的最大有效时间容限为100ms，也就是说接收车辆节点收到安全信息的时间与源节点发送该信息的时间间隔要小于等于100ms，如果超过这个时间容限，该数据对接收到该信息的车辆节点来说就没有价值了，与此同时车联网通信协议IEEE1609协议族规定的用于安全信息发送的控制信道（CCH）时隙在每个周期的持续时间为50ms，因此可用于安全信息转发的时间非常有限。综上所述，在智能交通的安全应用的场景下，如何在更短的时间内提高安全信息的有效覆盖范围，是我们迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出一种提高车联网安全信息广播覆盖范围的方法，可以实现在车联网通信协议IEEE802.11p和IEEE1609协议族定义的用于安全信息广播的控制信道（CCH）时隙下，该方法通过设计一个非均匀的退避窗口约束函数动态调整与源节点不同距离转发节点的退避窗口初值选择概率，利用提高相对距离较远节点获得信道使用权概率的方式，从而提高相对距离较远节点获得信道使用权限并进行数据转发的概率,在CCH信道时隙内提高转发有效覆盖范围，以达到在短时间内提高安全信息的有效覆盖范围的目的。

本发明的目的通过以下方案实现：

在智能交通应用场景中，一种提高车联网安全信息广播覆盖范围的方法是：当源节点发出安全告警信息，其一跳以内的邻居节点收到该信息后,参与到信道竞争当中进行信息转发,在介质访问控制层(MAC)利用分布式协调控制方法来实现对共享介质的访问控制，优先获得信道使用权的转发节点，将首先将该信息转发出去。从前面的分析可知，从提高安全信息转发覆盖范围的角度来讲，离信息源节点更远的转发节点拥有比与其临近的转发节点更优的转发覆盖范围，因此为实现上述功能，本发明设计一个非均匀的退避窗口约束函数动态调整与源节点不同距离转发节点的退避窗口初值选择概率，从而提高相对距离较远节点获得信道使用权限的概率，达到在短时间内提高安全信息的有效覆盖范围的目的；在每个转发节点内部其具体步骤如下：

（1）判断当前时隙是否为CCH时隙,若是则将安全信息推入MAC队列,参与信道竞争准备进行多跳转发，然后进入(2)；否则不再进行信息转发；

（2）计算距离约束因子：γ_r；

（3）监听CCH信道；

若信道空闲时间大于等于该帧最小等待时间，进入（4）；否则，继续监听CCH信道；

（4）更新竞争窗口值W_i；

其取值范围在系统定义的最小竞争窗口值和最大竞争窗口值之间；

（5）计算非均匀退避窗口初值选择概率约束序列：

X_r=[X_r(0),X_r(1)…X_r(k)…X_r(W_i-2),X_r(W_i-1)]，

其中X_r为概率分布约束序列，约束条件为：概率之和为1，且每个元素的取值在0到1之间；表达式为：

$\left\{\begin{array}{c}\underset{k=0}{\overset{W_i-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{X}_r^i\left(k\right)=1\\ 0<X_r^i\left(k\right)<1\end{array}\right.$

其中X_r为概率分布约束序列，约束的条件为：相对距离较远节点选择较小退避窗口初值的概率大于相对距离较近节点，相对距离较远节点选择较大退避窗口初值的概率小于相对距离较近节点，表达式为：

$\left\{\begin{array}{c}{d}_r\&GreaterEqual;d_l\\ X_r^i\left(k\right)\&GreaterEqual;X_l^i\left(k\right),k\&Element;[0,q)\\ X_r^i\left(k\right)\&le;X_l^i\left(k\right),k\&Element;(q,W_i-1]\end{array}\right.,$

其中 $X^i\left(q\right)=\frac{1}{W_i};$

（6）在非均匀分布的序列X_r的约束下，各转发节点生成各自的退避窗口初始值，然后初始化退避窗口计数器初值；

（7）每经过一个信道空闲时隙节点将自身退避窗口计数器减1；

（8）判断退避计数器是否为0；若是，则发起数据传输；否则返回到（7）；

（9）判断是否有两个或是两个以上转发节点的退避窗口计数器同时递减到0，若有这些转发节点将同时执行发送，因此会在CCH信道上产生碰撞,产生碰撞的节点返回到（4）重新开始执行；若无跳转到（10）；

（10）判断当前时隙是否仍为CCH信道时隙，若是，完成信息转发；若否，丢弃该安全信息，切换到SCH信道时隙。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）在满足车联网通信协议IEEE802.11p和IEEE1609协议族定义的用于安全信息广播的控制信道（CCH）时隙前提下，通过设计一个非均匀的退避窗口约束函数动态调整与源节点不同距离转发节点的退避窗口初值选择概率，可以达到在智能交通应用场景下，提高安全相关信息转发覆盖范围的目的。

（2）该方法实现简便，只需计算与源节点的相对距离，并利用此相对距离生成一个退避窗口初值选择概率序列去约束退避窗口初值的选择，并没有对现有通信协议的其他参数做重大修改，与现有通信协议能很好的兼容。

（3）约束序列是对选择概率进行约束，可以有效降低基于等待时间方法中因引入相对距离约束时间而增加的传输等待延时。

附图说明

图1为本发明车辆安全消息转发场景图。

图2为本发明车辆节点竞争转发流程图。

图3为二维马尔可夫链示意图。

具体实施方式：

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，以下结合一个较优具体实施例对上述方案做进一步说明；应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。

实施例

如图1所示，构建一个车辆突发紧急事故向周围车辆发送安全告警信息的交通场景：车辆S突发一个紧急事故，为避免造成严重的交通事故，S向周围车辆发送安全告警信息，其中，A，B，C，D与S同向行驶，E，F，G与S逆向行驶。图1中1圆环为以车辆节点为中心的一跳通信覆盖范围。

其中安全信息的有效覆盖范围，是由转发节点的无线通信半径决定，如图1所示，源节点S在行驶过程中突发一个安全相关的信息，在其一跳通信半径覆盖范围内，A，B，C，E，F均收到信息。为便于理解，我们以A，C节点为例进行比较，由图1可知C节点转发消息的有效覆盖范围要明显优于A节点转发的有效覆盖范围。

进一步，竞争信道的能力，是指车辆节点能够获得数据发送权的能力，在一个单位时隙内发送数据的概率越大，说明竞争信道获得数据发送的能力越强。我们通过一个约束函数来提高源节点一跳范围内相对距离较远节点在单位时隙内转发数据包的概率，等同于提高其竞争信道的能力，达到在CCH信道时隙内提高转发有效覆盖范围的目的。

具体流程如下：

源节点S一跳范围内的接收节点，在S节点发出安全告警信息后，均收到该消息，为提高该消息的有效覆盖范围，各节点进行转发。多个车辆节点进行信息转发,参与到信道竞争当中。在介质访问控制层（MAC）利用分布式协调控制方法来实现对共享介质的访问控制，优先获得信道使用权的转发节点，将首先将该信息转发出去；从图1中任选一个节点作为研究对象，对竞争转发流程进行说明；其他节点的竞争转发执行相同的流程，选取A车辆节点，在节点内部其流程如图2所示；具体步骤如下：

步骤1：判断当前时隙是否为控制信道（CCH）时隙,若是则将安全信息推入MAC队列,参与信道竞争准备进行多跳转发，然后进入步骤2；否则不再进行信息转发；

进一步，车联网通信协议IEEE802.11pMAC层使用EDCA（EnhancedDistributedChannelAccess增强的分布式信道接入）机制，该机制通过区分队列的方式为不同的信息类型设定了不同的优先级，因此我们假设S源节点发出的安全相关信息的优先级最高，在其节点内部拥有最高的发送权限，因此不考虑其他类型的信息在节点内部的竞争问题；

步骤2：计算距离约束因子：γ_A，

${\mathrm{\&gamma;}}_A=\frac{d_A}{2\&times;R}-1,---\left(1\right)$

其中R为节点一跳通信的覆盖半径；

步骤3：监听CCH信道：

若：Idletime≥AIFSN,进入步骤4，否则，继续监听CCH信道；

其中Idletime为信道持续空闲时间，AIFSN为EDCA机制中N优先级信息祯的等待时间；

步骤4：更新竞争窗口值W_i，其取值范围在系统定义的最小竞争宽口值和最大竞争窗口值之间。当发生第i次重传时，竞争窗口值W_i更新为W_i=2ⁱ×W₀，W₀为i＝0时的竞争窗口值；

步骤5：计算非均匀退避窗口选择概率约束序列：

X_A=[X_A(0),X_A(1)…X_A(k)…X_A(W_i-2),X_A(W_i-1)]；（2）

进一步，X_A为概率分布约束序列，约束条件为：概率之和为1，且每个元素的取值在0到1之间；表达式为：

$\left\{\begin{array}{c}\underset{k=0}{\overset{W_i-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{X}_A^i\left(k\right)=1\\ 0<X_A^i\left(k\right)<1\end{array}\right.,---\left(3\right)$

进一步，X_A为概率分布约束序列，约束条件为：相对距离较远节点选择较小退避窗口初值的概率大于相对距离较近节点，相对距离较远节点选择较大退避窗口初值的概率小于相对距离较近节点，表达式为：

$\left\{\begin{array}{c}{d}_C\&GreaterEqual;d_A\\ X_C^i\left(k\right)\&GreaterEqual;X_A^i\left(k\right),k\&Element;[0,q)\\ X_C^i\left(k\right)\&le;X_A^i\left(k\right),k\&Element;(q,W_i-1]\end{array}\right.,---\left(4\right)$

进一步，式（4）中 $X^i\left(q\right)=\frac{1}{W_i};$

实际运算过程中X_A只需要满足式（2）、（3）和（4）的条件，不难看出存在多个离散序列满足上述条件，如：幂函数，-G；对数函数，X_A=Q(k)lg(1-γ_A)；线性函数，X_A(k)=Q(k)×γ_A+G等，实际计算时我们可以利用式（2）、（3）和（4）解出以上各函数中对应的Q(k)和G，即可得到对应的约束序列X_A。为便于讨论，此处选用一种线性函数来进行后续的说明，应理解，选用线性函数对后续传输概率进行说明的实施例是用于说明本发明，而不限于限制本发明使用式（2）、（3）和（4）求解出的其他函数；

进一步，选用一种线性函数，利用式（2）、（3）和（4），我们得到：

$X_A^i\left(k\right)=\frac{{2\mathrm{\&gamma;}}_A}{W_i(1-W_i)}\&times;k+\frac{(1-W_i)-{\mathrm{\&gamma;}}_A(W_i+1)}{W_i(1-W_i)},---\left(5\right)$

进一步，为A发生第i次重传时，竞争窗口值W_i更新为W_i=2ⁱ×W₀后，生成的退避窗口初值概率约束序列；

步骤6：在序列的约束下，各转发节点生成各自的退避窗口初始值，然后初始化退避窗口计数器初值；

步骤7：每经过一个信道时隙将退避窗口计数器减1；

步骤8：判断退避计数器是否为0；若是，则发起数据传输；否则返回步骤7；

步骤9：判断是否有两个或是两个以上转发节点的退避窗口计数器同时递减到0；若有，这些转发节点将同时执行发送，因此会在CCH信道上产生碰撞,产生碰撞的节点返回到步骤4，重新开始执行；若无跳转到步骤10；

进一步，假设网络中有多个节点参与该安全相关信息的转发，我们使用二维马尔可夫模型可以计算出某个节点在任一个单位时隙（solttime）发送数据包的稳态概率；如图3所示，图中的每个状态用一个二维数组{s_A(t),b_A(t)}表示，其中b_A(t)表示A节点在t时刻退避窗口计数器的值，s_A(t)表示节点A在t时刻退避阶段（即：重传次数）；P_A(i,j|k,l)表示A节点在t时刻从状态{s_A(t)=k,b_A(t)=l}转移到（t+1）时刻状态，{s_A(t+1)=i,b_A(t+1)=j}的概率；因此其一步转移概率表达式为：

$\left\{\begin{array}{c}{P}_A(i,k|i,k+1)=1,i\&Element;(0,m),k\&Element;(0,W_i-2)\\ P_A(0,k|i,0)=(1-p_A)\&times;X_A^0(k,),i\&Element;(0,m),k\&Element;(0,W_0-1)\\ P_A(i,k|i-\mathrm{1,0})=p_A\&times;X_A^i\left(k\right),i\&Element;(1,m),k\&Element;(0,W_i-1)\\ P_A(m,k|m,0)=p_A\&times;X_A^m\left(k\right),k\&Element;(0,W_m-1)\end{array}\right\},---\left(6\right)$

图3中2表示(1-p_A),p_A表示节点A碰撞概率，m为节点的最大重传次数；

进一步，考虑稳态的情况下，令 $b_{i,k}=\underset{t\&RightArrow;\&infin;}{\lim }{P}_A(s_A\left(t\right)=i,b_A\left(t\right)=k),i\&Element;(0,m),$ 由图3和式（6）可得如下结论：

$b_{i,k}=\left[\underset{q=k}{\overset{W_i-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{X}_A^i\left(k\right)\right]\&times;{p_A}^i\&times;b_{\mathrm{0,0}},i\&Element;[0,m),---\left(7\right)$

$b_{m,k}=\left[\underset{q=k}{\overset{W_m-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{X}_A^m\left(k\right)\right]\&times;{p_A}^m\&times;b_{\mathrm{0,0}}+\left[\underset{q=k}{\overset{W_m-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{X}_A^m\left(k\right)\right]\&times;\frac{{p_A}^m}{1-p_A}\&times;b_{\mathrm{0,0}},---\left(8\right)$

进一步，利用稳态分布的归一化条件可得将式（7）、式（8）代入可得：

$1=\underset{i=0}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{k=0}{\overset{W_i-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{b}_{i,k}$

$=\underset{i=0}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}\left[\underset{k=0}{\overset{W_i-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{q=k}{\overset{W_i-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{X}_A^i\left(q\right)\right]\&times;{p_A}^i\&times;b_{\mathrm{0,0}}+\underset{k=0}{\overset{W_i-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}\underset{q=k}{\overset{W_i-1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{X}_A^m\left(q\right)\&times;\frac{{p_A}^m}{1-p_A}\&times;b_{\mathrm{0,0}},---\left(10\right)$

进一步，将式（5）代入式（10），并化简可得：

$1=\frac{b_{\mathrm{0,0}}}{2}\&times;\left\{\right[W_0\underset{i=0}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left({2p}_A\right)}^i+\frac{{\left({2p}_A\right)}^m}{1-p_A}\&times;\frac{1}{1-p_A}]-{\mathrm{\&gamma;}}_A\&times;[[W_0\&times;(\frac{1}{3}\&times;\underset{i=0}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(2\&times;p_A)}^i+\frac{1}{3}\&times;\frac{{\left({2\&times;p}_A\right)}^m}{1-p_A})],---\left(11\right)$

$-\frac{8}{W_0\&times;(2-p_A)}-\frac{5}{3}\&times;\frac{1}{1-p_A}\left]\right\}$

进一步，令τ_A为A点的在每个单位时隙（solttime）的成功传输概率；由图3可得：

${\mathrm{\&tau;}}_A=\underset{i=0}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{b}_{i,0}=\frac{b_{\mathrm{0,0}}}{1-p_A},---\left(12\right)$

进一步，由（11），（12）可得τ_A与p_A的关系式为：

${\mathrm{\&tau;}}_A=\frac{2}{\left\{\right[W_0\underset{i=0}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left({2p}_A\right)}^i+\frac{{\left({2p}_A\right)}^m}{1-p_A}\&times;\frac{1}{1-p_A}]-{\mathrm{\&gamma;}}_A\&times;[[W_0\&times;(\frac{1}{3}\&times;\underset{i=0}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{(2\&times;p_A)}^i+\frac{1}{3}\&times;\frac{{(2\&times;p_A)}^m}{1-p_A})]\frac{8}{W_0\&times;(2-p_A)}\frac{5}{3}\&times;\frac{1}{1-p_A}\left]\right\}\&times;1-p_A};---\left(13\right)$

因此，考虑其他多个节点参与竞争的情况，来帮助求出稳态概率；为方便起见我们仍然考虑图1的场景，若A节点和C节点竞争转发消息；令p_C表示节点C的碰撞概率，令τ_C为C点的在每个单位时隙（solttime）的成功传输概率，有：

p_A=1-(1-τ_C)，（14）

${\mathrm{\&tau;}}_C=\underset{i=0}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{b}_{i,0}=\frac{b_{\mathrm{0,0}}}{1-p_C},---\left(15\right)$

进一步由式（13）、（14）、（15）联立，利用数值方法可以解出τ_A和τ_C的数值解；

步骤10：判断当前时隙是否仍为CCH信道时隙，若是，完成信息转发；若否，丢弃该安全信息，切换到SCH信道时隙。

综上，本发明在满足车联网通信协议IEEE802.11p和IEEE1609协议族定义的用于安全信息广播的控制信道（CCH）时隙前提下，通过设计一个非均匀的退避窗口约束函数动态调整与源节点不同距离转发节点的退避窗口选择概率，通过提高与源节点距离较远节点在单位时隙内转发数据包的概率，提高其竞争信道的能力，达到在CCH信道时隙内提高转发有效覆盖范围的目的，从而提高了安全相关信息有效覆盖范围,同时该方法实现简便，只需计算与源节点的相对距离，并利用此相对距离生成一个退避窗口初值选择概率序列去约束退避窗口初值的选择，并没有对现有通信协议的其他参数做重大修改，与现有通信协议能很好的兼容。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种提高车联网安全信息广播覆盖范围的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、源节点发出安全信息；

S2、邻居节点收到所述的安全信息后,参与到信道竞争当中进行信息竞争转发；所述信息竞争转发的过程为：通过设计一个非均匀的退避窗口约束函数动态调整与源节点不同距离转发节点的退避窗口初值选择概率，提高源节点一跳范围内相对距离较远节点在单位时隙内转发数据包的概率；

所述步骤S2中，每个所述转发节点的内部执行以下步骤：

步骤1、判断当前时隙是否为CCH时隙，若是则将安全信息推入MAC队列,参与信道竞争准备进行多跳转发，然后进入步骤2；否则，不再进行信息转发；

步骤2、计算距离约束因子：γ_r；

步骤3、监听CCH信道，若信道空闲时间大于等于安全信息帧最小等待时间，进入步骤4；否则，继续监听CCH信道；

步骤4、更新竞争窗口值W_i；

步骤5、计算非均匀退避窗口初值选择概率约束序列X_r；

步骤6、在非均匀退避窗口初值选择概率序列X_r的约束下，各转发节点可以获得各自的退避窗口初始值，然后初始化退避窗口计数器初值；

步骤7、每经过一个信道空闲时隙，节点将自身退避窗口计数器减1；

步骤8、判断退避计数器是否为0；若是，进入下一步骤；否则返回到步骤7；

步骤9、判断是否有两个或是两个以上转发节点的退避窗口计数器同时递减到0；若有，则转发节点将同时执行发送，在CCH信道上产生碰撞,产生碰撞的节点返回到步骤4重新开始执行；若无，则跳转到步骤10；

步骤10、判断当前时隙是否仍为CCH信道时隙，若是，完成信息转发；若否，丢弃该安全信息，切换到SCH信道时隙；

所述序列X_r的表达式为:

X_r＝[X_r(0),X_r(1)…X_r(k)…X_r(W_i-2),X_r(W_i-1)]，

其中，i是重传次数；

所述序列X_r为非均匀退避窗口初值选择概率序列，需要满足概率之和为1，且每个元素的取值在0到1之间，以及其条件表达式为:

$\left\{\begin{array}{c}\underset{k=0}{\overset{W_i-1}{\&Sigma;}}{X}_r^i\left(k\right)=1\\ 0<X_r^i\left(k\right)<1\end{array}\right.,$

其中，i是重传次数；

所述序列X_r为非均匀退避窗口初值选择概率序列，其条件为：相对距离较远节点选择较小退避窗口初值的概率大于相对距离较近节点，且相对距离较远节点选择较大退避窗口初值的概率小于相对距离较近节点；所述非均匀退避窗口初值选择概率序列的表达式为：

$\left\{\begin{array}{c}{d}_r\&GreaterEqual;d_l\\ X_r^i\left(k\right)\&GreaterEqual;X_l^i\left(k\right),k\&Element;\&lsqb;0,q)\\ X_r^i\left(k\right)\&le;X_l^i\left(k\right),k\&Element;(q,W_i-1)\end{array}\right.;$

其中i是重传次数。

2.根据权利要求1所述的提高车联网安全信息广播覆盖范围的方法，其特征在于,计算距离约束因子γ_r的表达式为：

${\mathrm{\&gamma;}}_r=\frac{d_r}{2\&times;R}-1,$

其中，R为节点一跳通信的覆盖半径。

3.根据权利要求1所述的提高车联网安全信息广播覆盖范围的方法，其特征在于,转发节点的碰撞概率p_r与成功传输概率τ_r的关系式为：

${\mathrm{\&tau;}}_r=\frac{2}{\left\{\&lsqb;W_0\underset{i=0}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left(2p_r\right)}^i+\frac{{\left(2p_r\right)}^m}{1-p_r}\&times;\frac{1}{1-p_r}\&rsqb;-{\mathrm{\&gamma;}}_r\&times;\&lsqb;\&lsqb;W_0\&times;\left(\frac{1}{3}\&times;\underset{i=0}{\overset{m}{\mathrm{\&Sigma;}}}{\left(2\&times;p_r\right)}^i+\frac{1}{3}\&times;\frac{{\left(2\&times;p_r\right)}^m}{1-p_r}\right)\&rsqb;-\frac{8}{W_0\&times;\left(2-p_r\right)}-\frac{5}{3}\&times;\frac{1}{1-p_r}\&rsqb;\right\}\&times;1-p_r};$

其中，m为节点的最大重传次数。