CN105813162A - 一种基于概率与竞争时延的vanet多跳广播方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于概率与竞争时延的VANET多跳广播方法，该方法为：始发节点根据监测到的安全事件构造初始交通控制消息，然后将交通控制消息全向广播给距离始发节点一跳以内的潜在中继节点；收到上一跳节点广播的交通控制消息的潜在中继节点综合加权与上一跳节点距离相关的概率P₁和自身负载相关的概率P₂得到转发概率P，通过转发概率P与服从均匀分布的随机数构造时延T，采用自适应竞争时延的方式以及超时重传机制实现该交通控制消息的可靠转发。本发明是一种基于接收者机制的完全分布式的广播方法，不依赖动态的网络拓扑，克服了现有技术中主要考虑距离因素容易导致局部广播风暴的问题，软硬件复杂度小，有利于在嵌入式应用场合进行推广。

Description

一种基于概率与竞争时延的VANET多跳广播方法

技术领域

本发明涉及车辆自组织网通信技术领域，尤其涉及一种基于概率与竞争时延的VANET多跳广播方法。

背景技术

随着国际“道路安全行动十年”计划的推进及我国“十二五”规划纲要中关于交通安全和全面信息化建设目标的确立，车载安全系统的研发具有重要意义。目前智能交通系统(InterlligentTransportSystem，ITS)的应用已成为交通行业发展的大势所趋。车载自组织网(VehicularAdHocNetwork，VANET)作为ITS的重要组成部分备受关注。在VANET中，与安全息息相关的交通控制消息的发送最有效的方式是广播，而简单的洪泛广播会引起大量数据包冗余、竞争无线信道甚至引起“广播风暴”，因此解决此问题的核心思想是仅选择邻居节点中的某个或某些节点作为中继转发节点，而不是所有的节点参与转发。

在VANET的多跳广播算法中，以时隙P-持续算法最为出名。该算法综合了加权P坚持算法和时隙1-持续算法的优点，将通信范围划分为N个路段，每个路段给定不同等待的时间，距离上一跳节点最优的路段其时间给定的越短，然后根据广播节点和自身位置选择距离上一跳节点最远的非空路段内的所有节点以概率P设定等待时间，完成对数据包进行转发。时隙P-持续算法在一定程度上减少了数据包冗余，降低了“广播风暴”发生的概率，但其存在以下2个缺陷：(1)在某路段内以概率P转发数据包时仅考虑了车辆与上一跳源节点的距离与通信范围R的比例，而没有考虑节点本身的业务量负载。若选取的最远中继节点与周围的邻居节点有较多的业务量通信时，该节点自身处于忙碌状态，其负载很重，如再让其作为广播消息尤其是安全相关消息的转发节点，既增加了该节点的负载，又增加了广播消息在队列中的等待时延，尤其是当该节点队列的数据包达到极限承受范围时，将对广播数据包做丢弃处理，堵塞网络。(2)时隙P-持续算法中路段N的选择受节点密度的限制。在稀疏场景中，若N选择过大，分配的路段中不存在任何的转发车辆，增加了不必要的空白等待时间；而在密集场景中，若N选择过小，则引起局部的数据包竞争与冲突，导致局部的“广播风暴”。

上述现有技术中广播算法往往选取一跳范围内的最远节点作为中继节点，只考虑了距离因素，势必引起其他性能的损失，无法确保广播消息的有效性和可靠性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于概率与竞争时延的VANET多跳广播方法，该方法采用接收者机制，不依赖动态的网络拓扑，同时综合考虑多种参量由潜在中继节点竞争发送，软件复杂度小，不但能减少数据包的冗余、降低“广播风暴”，而且能确保广播消息的有效性和可靠性，使VANET的整体性能得到显著提高。

本发明采用的技术方案是：

一种基于概率与竞争时延的VANET多跳广播方法，所述VANET多跳广播方法应用于VANET的车辆节点，所述车辆节点分为始发节点、潜在中继节点和中继节点，所述VANET多跳广播方法包括以下步骤：

S1、始发节点根据监测到的安全事件构造初始交通控制消息，然后将交通控制消息全向广播给距离始发节点一跳以内的潜在中继节点；

S2、潜在中继节点收到上一跳节点广播的交通控制消息并综合加权与上一跳节点距离相关的概率P₁和自身负载相关的概率P₂得到转发概率P；

S2-1、潜在中继节点计算自身与上一跳节点距离相关的概率P₁，计算公式如下：

$P_1=\frac{\min (\sqrt{{(x_c-x_i)}^2+{(y_c-y_i)}^2},R)}{R}---\left(1\right)$

其中(x_c，y_c)是当前潜在中继节点的直角坐标系的位置坐标，(x_i，y_i)是上一跳转发节点的直角坐标系的位置坐标，R是VANET中节点的最大通信范围，

S2-2、所述潜在中继节点计算自身负载相关的概率P₂，计算公式如下：

$P_2=\frac{Q}{Q_{max}}---\left(2\right)$

其中Q代表节点中已存储待转发的数据包个数，而Q_max代表节点队列所允许的最大存储数据包个数，P₂与Q成反比；

S2-3、所述潜在中继节点计算得到转发概率P，计算公式如下：

ω₂＝f(P₂)＝kP₂＋b(3)

ω₁＝1-ω₂(4)

$P={\mathrm{\ω}}_1{P}_1+{\mathrm{\ω}}_2(1-P_2)=P_1+P_2-P_1{P}_2-P_2^2---\left(5\right)$

其中ω₁和ω₂的值是关于负载P₂的函数，k＝1，b＝0时，概率P₁、P₂和P合理地分布在0～1之间；

S3、一跳以内的潜在中继节点的转发概率P与随机数X进行比较，X是处于0～1之间的服从均匀分布的随机数；

将转发概率P不小于X的潜在中继点归于子集A，子集A的潜在中继点应用时延定时器T₁，且T₁＝(1-P)*τ，τ为一跳传输时延；

将转发概率P小于X的潜在中继点归于子集B，子集B的潜在中继点应用时延定时器T₂，且T₂＝τ＋(1-P)*τ，τ为一跳传输时延；

S4、潜在中继节点收到交通控制消息的同时启动所属子集对应的时延定时器T₁或者T₂开始倒计时；

S5、当潜在中继节点的倒计时对应的时延定时器T₁或者T₂结束前，该潜在中继节点未收到其邻居节点的相同交通控制消息，则选用该潜在中继节点作为中继节点转发该交通控制消息；

当潜在中继节点的倒计时对应的时延定时器T₁或者T₂结束前，该潜在中继节点收到其邻居节点的相同交通控制消息，则取消对应的时延定时器T₁或者T₂，停止转发。

所述的交通控制消息中包含消息ID、传播方向、TTL和节点地理位置信息，其中消息ID唯一标识交通控制消息的内容，由始发节点MAC地址和消息序号构成，并由始发节点设定；传播方向指出交通控制消息是沿着始发节点的行驶前方还是行驶后方传播，同样由始发节点设定；TTL指出交通控制消息能够经过的最大跳数，由始发节点设定初值，每转发1次其值由转发节点进行减1更新；节点地理位置信息保存着节点转发时从定位模块中获得的经纬度信息，当交通控制消息被接收时其中的节点地理位置信息会进行极坐标到直角坐标的转换并参与到运算中来。

其还包括：在所述步骤S2中潜在中继节点综合加权得到转发概率P之前，潜在中继节点会分析收到的交通控制消息中的传播方向、TTL和地理位置信息参数，丢弃TTL为1的或传播方向与其行驶位置不匹配的交通控制消息。

在步骤S1中始发节点在转发交通控制消息后立即启动超时重传定时器T₃，其值由公式T₃＝2τ_max计算得到，其中τ_max为信道允许的最大节点数接入时延；若始发节点在T₃倒计时结束前未收到其邻居节点发送过来的相同交通控制消息时，将再次发送该交通控制消息，直至超时重传3次仍失败后停止发送；若始发节点在T₃倒计时结束前收到相同交通控制消息，将取消T₃定时器，表示转发成功。

在步骤S5中继节点在转发交通控制消息后立即启动超时重传定时器T₃，其值由公式T₃＝2τ_max计算得到，其中τ_max为信道允许的最大节点数接入时延；若中继节点在T₃倒计时结束前未收到其邻居节点发送过来的相同交通控制消息时，将再次发送该交通控制消息，直至超时重传3次仍失败后停止发送；若中继节点在T₃倒计时结束前收到相同交通控制消息，将取消T₃定时器，表示转发成功。

所述步骤S5还包括：当被选为中继节点的时延最低的潜在中继节点发送失败停止发送时，则由子集A或B中的其他潜在中继节点根据自身时延依次替补为中继节点，优先在子集A中寻找最优的中继节点。

本发明的显著特点是一种基于接收者机制的完全分布式的广播方法，即该方法仅依赖于节点的当前位置信息和通信方面的影响因子——节点负载大小，无需实时掌握整个网络的拓扑情况也无需进行邻居节点信息的交互，最终接收方决策是否对数据包进行转发。本发明不仅所需硬件资源少，而且软件复杂度小，不但能减少数据包的冗余、降低“广播风暴”，而且能确保广播消息的有效性和可靠性，使VANET的整体性能得到显著提高，稍经修改即可应用于嵌入式场合，具有非常广泛的应用前景。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；

图1为本发明一种基于概率与竞争时延的VANET多跳广播方法的应用场景示意图；

图2为本发明一种基于概率与竞争时延的VANET多跳广播方法的潜在中继节点的数据处理流程图。

具体实施方式

如图1或图2所示，本发明应用于VANET的车辆节点，所述车辆节点分为始发节点、潜在中继节点和中继节点，所述VANET多跳广播方法包括以下步骤：

S1、始发节点根据监测到的安全事件构造初始交通控制消息，然后将交通控制消息全向广播给距离始发节点一跳以内的潜在中继节点；

S2、潜在中继节点收到上一跳节点广播的交通控制消息并综合加权与上一跳节点距离相关的概率P₁和自身负载相关的概率P₂得到转发概率P；

S2-1、潜在中继节点计算自身与上一跳节点距离相关的概率P₁，计算公式如下：

$P_1=\frac{\min (\sqrt{{(x_c-x_i)}^2+{(y_c-y_i)}^2},R)}{R}---\left(1\right)$

其中(x_c，y_c)是当前潜在中继节点的直角坐标系的位置坐标，(x_i，y_i)是上一跳转发节点的直角坐标系的位置坐标，R是VANET中节点的最大通信范围，

S2-2、所述潜在中继节点计算自身负载相关的概率P₂，计算公式如下：

$P_2=\frac{Q}{Q_{max}}---\left(2\right)$

其中Q代表节点中已存储待转发的数据包个数，而Q_max代表节点队列所允许的最大存储数据包个数，P₂与Q成反比；

S2-3、所述潜在中继节点计算得到转发概率P，计算公式如下：

ω₂＝f(P₂)＝kP₂＋b(3)

ω₁＝1-ω₂(4)

$P={\mathrm{\ω}}_1{P}_1+{\mathrm{\ω}}_2(1-P_2)=P_1+P_2-P_1{P}_2-P_2^2---\left(5\right)$

其中ω₁和ω₂的值是关于负载P₂的函数，k＝1，b＝0时，概率P₁、P₂和P合理地分布在0～1之间；

S3、一跳以内的潜在中继节点的转发概率P与随机数X进行比较，X是处于0～1之间的服从均匀分布的随机数；

将转发概率P不小于X的潜在中继点归于子集A，子集A的潜在中继点应用时延定时器T₁，且T₁＝(1-P)*τ，τ为一跳传输时延；

将转发概率P小于X的潜在中继点归于子集B，子集B的潜在中继点应用时延定时器T₂，且T₂＝τ＋(1-P)*τ，τ为一跳传输时延；

S4、潜在中继节点收到交通控制消息的同时启动所属子集对应的时延定时器T₁或者T₂开始倒计时；

S5、当潜在中继节点的倒计时对应的时延定时器T₁或者T₂结束前，该潜在中继节点未收到其邻居节点的相同交通控制消息，则选用该潜在中继节点作为中继节点转发该交通控制消息；

当潜在中继节点的倒计时对应的时延定时器T₁或者T₂结束前，该潜在中继节点收到其邻居节点的相同交通控制消息，则取消对应的时延定时器T₁或者T₂，停止转发。

所述的交通控制消息中包含消息ID、传播方向、TTL和节点地理位置信息，其中消息ID唯一标识交通控制消息的内容，由始发节点MAC地址和消息序号构成，并由始发节点设定；传播方向指出交通控制消息是沿着始发节点的行驶前方还是行驶后方传播，同样由始发节点设定；TTL指出交通控制消息能够经过的最大跳数，由始发节点设定初值，每转发1次其值由转发节点进行减1更新；节点地理位置信息保存着节点转发时从定位模块中获得的经纬度信息，当交通控制消息被接收时其中的节点地理位置信息会进行极坐标到直角坐标的转换并参与到运算中来。

其还包括：在所述步骤S2中潜在中继节点综合加权得到转发概率P之前，潜在中继节点会分析收到的交通控制消息中的传播方向、TTL和地理位置信息参数，丢弃TTL为1的或传播方向与其行驶位置不匹配的交通控制消息。

在步骤S1中始发节点在转发交通控制消息后立即启动超时重传定时器T₃，其值由公式T₃＝2τ_max计算得到，其中τ_max为信道允许的最大节点数接入时延；若始发节点在T₃倒计时结束前未收到其邻居节点发送过来的相同交通控制消息时，将再次发送该交通控制消息，直至超时重传3次仍失败后停止发送；若始发节点在T₃倒计时结束前收到相同交通控制消息，将取消T₃定时器，表示转发成功。

在步骤S5中继节点在转发交通控制消息后立即启动超时重传定时器T₃，其值由公式T₃＝2τ_max计算得到，其中τ_max为信道允许的最大节点数接入时延；若中继节点在T₃倒计时结束前未收到其邻居节点发送过来的相同交通控制消息时，将再次发送该交通控制消息，直至超时重传3次仍失败后停止发送；若中继节点在T₃倒计时结束前收到相同交通控制消息，将取消T₃定时器，表示转发成功。

所述步骤S5还包括：当被选为中继节点的时延最低的潜在中继节点发送失败停止发送时，则由子集A或B中的其他潜在中继节点根据自身时延依次替补为中继节点，优先在子集A中寻找最优的中继节点。

下面就本发明进行详细说明。

如图1或图2所示，本发明的应用场景中主要包含VANET的车辆节点，根据转发特性，车辆节点又分为始发节点、潜在中继节点和中继节点。

始发节点根据监测到的安全事件构造初始交通控制消息，然后全向广播给其一跳以内的邻居节点，并启动该消息对应的超时重传定时器T₃，进行可靠性维护。

所述的交通控制消息中包含消息ID、传播方向、TTL和节点地理位置信息，其中消息ID唯一标识交通控制消息的内容，由始发节点MAC地址和消息序号构成，并由始发节点设定；传播方向指出交通控制消息是沿着始发节点的行驶前方还是行驶后方传播，同样由始发节点设定。例如，当始发节点出现突发状况需要前方车辆进行紧急避让时，控制交通控制消息向行驶前方传播，当始发节点紧急刹车或前方出现交通事故时，则控制交通控制消息向行驶后方传播；TTL指出交通控制消息能够经过的最大跳数，由始发节点设定初值，每转发1次其值由转发节点进行减1更新；节点地理位置信息保存着节点转发时从定位模块中获得的经纬度信息，当交通控制消息被接收时其中的节点地理位置信息会进行极坐标到直角坐标的转换并参与到运算中来。

收到上一跳节点广播的交通控制消息的潜在中继节点首先根据消息ID判断该消息之前是否收到过，若收到过则丢弃该消息，否则进一步分析该新消息。若新消息中的TTL值为1，则不再转发该消息，否则做转发前处理：结合消息中的传播方向、上一跳节点的地理位置信息与当前节点的地理位置信息判断当前节点的行驶位置是否与消息的传播方向匹配，若不匹配，则丢弃该消息，若匹配则计算与距离相关的概率P₁和自身负载相关的概率P₂，综合加权得到转发概率P。然后进行自适应竞争时延转发：通过服从均匀分布的随机数函数产生随机数X，若P≥X则启动时延定时器T₁，若P＜X则启动时延定时器T₂，当时延定时器倒计时结束时仍未收到相同的交通控制消息，则把其TTL值减1更新后立即转发该消息，并启动该消息对应的超时重传定时器T₃，若在T₃的持续时间内收到相同的交通控制消息，则表示该消息已经可靠转发，否则进行重传，并在超时重传3次仍失败后放弃，其具体流程如附图2所示。

A、交通控制消息的传播方向与潜在中继节点的行驶位置的判断，通过极坐标与直角坐标之间的转换关系获得当前潜在中继节点的位置坐标为(x_c，y_c)和上一跳转发节点的坐标为(x_i，y_i)，若x_c≥x_i则表示当前潜在中继节点位于上一跳节点的行驶前方，否则位于上一跳节点的行驶后方，然后再结合交通控制消息中的传播方向的值：行驶前方和行驶后方，来判断它们是否一致，即处在行驶前方的节点转发传播方向为行驶前方的交通控制消息，处在行驶后方的节点转发传播方向为行驶后方的交通控制消息。

B、计算与距离相关的概率P₁的具体技术原理如下：

大量的广播算法会选择距离上一跳转发节点最远的节点作为数据的转发节点，减少消息传输时延，但忽略了节点本身的业务量闲忙状态，而作为最优的下一跳转发节点，应选择距离上一跳转发节点距离越远且节点本身负载越小的节点，所以影响中继转发概率因素除了地理位置信息外，还必须考虑节点负载大小，其中用队列占用率的高低来评估节点负载大小。

潜在中继节点与上一跳转发节点之间的欧式距离为：

$D_{ci}=\sqrt{{(x_c-x_i)}^2+{(y_c-y_i)}^2}---\left(0\right)$

因此与距离相关的概率P₁为：

$P_1=\frac{min(D_{ci},R)}{R}=\frac{min(\sqrt{{(x_c-x_i)}^2+{(y_c-y_i)}^2},R)}{R}---\left(1\right)$

其中(x_c，y_c)是当前潜在中继节点的直角坐标系的位置坐标，(x_i，y_i)是上一跳转发节点的直角坐标系的位置坐标，R是VANET中节点的最大通信范围。

C、自身负载相关的概率P₂的具体计算原理如下：

作为下一跳转发节点既应考虑地理位置信息以减少数据包转发跳数以及带来的额外时延，又必须考虑影响网络性能的通信因子——节点本身的负载，减少数据包在MAC层的竞争时延。因此本发明提供的方法中引入了MAC层和网络层间的队列使用情况来评估节点本身的负载大小。潜在中继节点中队列的占用率越高，节点队列中等待转发的数据包越多，表明节点本身负载越大，在选择广播消息候选节点时应尽量避免节点负载越大的节点，尤其是需要转发的其他业务量数据包达到节点最大负载时，节点队列做出丢包处理，使广播消息无法发送到目标区域。设潜在中继节点的队列占用率用P₂表示，则P₂表达式为：

$P_2=\frac{Q}{Q_{max}}---\left(2\right)$

其中Q代表节点中已存储待转发的数据包个数，而Q_max代表节点队列所允许的最大存储数据包个数。由公式(2)可知，P₂越大，节点本身的负载越大，反之则越小。

D、潜在中继节点的转发概率P的计算原理：

然后根据公式(5)综合加权P₁和P₂确定潜在中继节点的转发概率P，为后续设计概率转发函数构造出自适应等待时延定时器做准备。

P＝ω₁P₁+ω₂(1-P₂)(5)

公式(5)中ω₁和ω₂为综合加权因子，0≤ω₁≤1,0≤ω2≤1，且ω₁+ω₂＝1。车辆密度流随道路约束而变化，且各节点与周围邻居的业务量也有所不同，那些处于高负载的节点为避免做出丢包处理或数据包一直堆积在队列中增加广播时延，节点负载大小将起决定性作用，也即ω₂＞ω₁，而当节点负载较小时，为使广播消息能低时延、低冗余度和高覆盖的传播出去，应选择距离上一跳转发节点最远的节点作为中继节点。简而言之，潜在中继节点转发概率的综合加权因子受到节点本身负载的制约。ω₁和ω₂的值是关于负载P₂的函数，如公式(3)、(4)所示，

ω₂＝f(P₂)＝kP₂+b(3)

ω₁＝1-ω₂＝1-f(P₂)＝1-kP₂-b(4)

当k＝1，b＝0时概率P₁、P₂和P合理地分布在0～1之间，因此潜在中继节点转发概率P的表达式变为：

$P=(1-P_2)P_1+P_2(1-P_2)=P_1+P_2-P_1{P}_2-P_2^2---\left(6\right)$

每个潜在中继节点在计算出转发概率P后不是立即转发交通控制消息，而是运用转发概率设计自适应竞争等待时延，节点的转发概率越大，该节点的等待时延越小，则越有可能成为该消息的转发节点。

E、自适应竞争时延方案利用潜在中继节点的转发概率与服从均匀分布的随机数关系构造定时器时长。该种方法克服了传统的基于概率广播算法在密集场景中节点概率大于随机数或阈值时立即转发而造成局部广播风暴的缺陷，也改变了节点概率小于随机数就面临丢弃转发机制。具体设计为：通过比较随机数X将一跳以内的潜在中继节点分成2个子集：转发概率不小于X的节点子集A和小于X的子集B，并分别应用时延T₁和T₂，即

(1)当P≥X时，将启动定时器T₁，其中T₁的表达式如式(7)所示：

T₁＝(1-P_N)*τ(7)

式(7)中τ为一跳传输时延，包括信道接入时延和传播时延，其中信道接入时延包括数据包在队列中的等待时延和数据帧在MAC层接入时延，信息在空气中以电磁波的速度进行传输，因此传播时延可忽略不计。

(2)而当P＜X时，将启动定时器T₂，其表达式如式(8)所示：

T₂＝τ+(1-P_N)*τ(8)

因此通过设计概率转发函数构造出自适应竞争时延的定时器为：

$T=\left\{\begin{array}{cc}{T}_1=(1-P)*\mathrm{\&tau;},& P\&GreaterEqual;X\\ T_2=\mathrm{\&tau;}+(1-P)*\mathrm{\&tau;},& P<X\end{array}\right.---\left(9\right)$

当潜在中继节点在时延T倒计时结束前，若未收到其邻居节点的相同交通控制消息，该潜在中继节点就作为中继节点转发该交通控制消息，若收到其邻居节点的相同交通控制消息，则取消潜在中继节点对应的时延定时器，停止转发；

进一步地被选为中继节点的时延最低的潜在中继节点发送失败时，可由子集中的其他节点根据自身时延依次替补为中继节点；优先在子集A中寻找最优的中继节点，如附图1所示灰色节点代表子集A，白色节点代表子集B。

F、在车载网络中由于复杂的无线信道环境存在隐藏终端和暴露终端问题，致使数据包无法被中继节点转发出去，即其通信范围内找不到节点向外传输数据，为了确保消息的可靠性，本发明提供的方法采取了超时重传机制，具体过程如下：始发节点或中继节点在转发交通控制消息后立即启动超时重传定时器T₃，其值由公式(10)计算得到，其中τ_max为信道允许的最大节点数接入时延；若节点在T₃倒计时结束前未收到其邻居节点发送过来的相同交通控制消息时，将再次发送该交通控制消息，直至超时重传3次仍失败后停止发送；若节点在T₃倒计时结束前收到相同交通控制消息，将取消T₃定时器，表示转发成功。

T₃＝2τ_max(10)

以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于概率与竞争时延的VANET多跳广播方法，所述VANET多跳广播方法应用于VANET的车辆节点，其特征在于：所述车辆节点分为始发节点、潜在中继节点和中继节点，所述VANET多跳广播方法包括以下步骤：

S1、始发节点根据监测到的安全事件构造初始交通控制消息，然后将交通控制消息全向广播给距离始发节点一跳以内的潜在中继节点；

S2、潜在中继节点收到上一跳节点广播的交通控制消息并综合加权与上一跳节点距离相关的概率P₁和自身负载相关的概率P₂得到转发概率P；

S2-1、潜在中继节点计算自身与上一跳节点距离相关的概率P₁，计算公式如下：

$P_1=\frac{\min (\sqrt{{(x_c-x_i)}^2+{(y_c-y_i)}^2},R)}{R}---\left(1\right)$

其中(x_c，y_c)是当前潜在中继节点的直角坐标系的位置坐标，(x_i，y_i)是上一跳转发节点的直角坐标系的位置坐标，R是VANET中节点的最大通信范围，

S2-2、所述潜在中继节点计算自身负载相关的概率P₂，计算公式如下：

$P_2=\frac{Q}{Q_{max}}---\left(2\right)$

其中Q代表节点中已存储待转发的数据包个数，而Q_max代表节点队列所允许的最大存储数据包个数，P₂与Q成反比；

S2-3、所述潜在中继节点计算得到转发概率P，计算公式如下：

ω₂＝f(P₂)＝kP₂＋b(3)

ω₁＝1-ω₂(4)

$P={\mathrm{\&omega;}}_1{P}_1+{\mathrm{\&omega;}}_2(1-P_2)=P_1+P_2-P_1{P}_2-P_2^2---\left(5\right)$

其中ω₁和ω₂的值是关于负载P₂的函数，k＝1，b＝0时，概率P₁、P₂和P合理地分布在0～1之间；

S3、一跳以内的潜在中继节点的转发概率P与随机数X进行比较，X是处于0～1之间的服从均匀分布的随机数；

将转发概率P不小于X的潜在中继点归于子集A，子集A的潜在中继点应用时延定时器T₁，且T₁＝(1-P)*τ，τ为一跳传输时延；

将转发概率P小于X的潜在中继点归于子集B，子集B的潜在中继点应用时延定时器T₂，且T₂＝τ＋(1-P)*τ，τ为一跳传输时延；

S4、潜在中继节点收到交通控制消息的同时启动所属子集对应的时延定时器T₁或者T₂开始倒计时；

S5、当潜在中继节点的倒计时对应的时延定时器T₁或者T₂结束前，该潜在中继节点未收到其邻居节点的相同交通控制消息，则选用该潜在中继节点作为中继节点转发该交通控制消息；当潜在中继节点的倒计时对应的时延定时器T₁或者T₂结束前，该潜在中继节点收到其邻居节点的相同交通控制消息，则取消对应的时延定时器T₁或者T₂，停止转发。

2.根据权利要求1所述一种基于概率与竞争时延的VANET多跳广播方法，其特征在于：所述的交通控制消息中包含消息ID、传播方向、TTL和节点地理位置信息，其中消息ID唯一标识交通控制消息的内容，由始发节点MAC地址和消息序号构成，并由始发节点设定；传播方向指出交通控制消息是沿着始发节点的行驶前方还是行驶后方传播，同样由始发节点设定；TTL指出交通控制消息能够经过的最大跳数，由始发节点设定初值，每转发1次其值由转发节点进行减1更新；节点地理位置信息保存着节点转发时从定位模块中获得的经纬度信息，当交通控制消息被接收时其中的节点地理位置信息会进行极坐标到直角坐标的转换并参与到运算中来。

3.根据权利要求2所述一种基于概率与竞争时延的VANET多跳广播方法，其特征在于：其还包括：在所述步骤S2中潜在中继节点综合加权得到转发概率P之前，潜在中继节点会分析收到的交通控制消息中的传播方向、TTL和地理位置信息参数，丢弃TTL为1的或传播方向与其行驶位置不匹配的交通控制消息。

4.根据权利要求1所述一种基于概率与竞争时延的VANET多跳广播方法，其特征在于：在步骤S1中始发节点在转发交通控制消息后立即启动超时重传定时器T₃，其值由公式T₃＝2τ_max计算得到，其中τ_max为信道允许的最大节点数接入时延；若始发节点在T₃倒计时结束前未收到其邻居节点发送过来的相同交通控制消息时，将再次发送该交通控制消息，直至超时重传3次仍失败后停止发送；若始发节点在T₃倒计时结束前收到相同交通控制消息，将取消T₃定时器，表示转发成功。

5.根据权利要求1所述一种基于概率与竞争时延的VANET多跳广播方法，其特征在于：在步骤S5中继节点在转发交通控制消息后立即启动超时重传定时器T₃，其值由公式T₃＝2τ_max计算得到，其中τ_max为信道允许的最大节点数接入时延；若中继节点在T₃倒计时结束前未收到其邻居节点发送过来的相同交通控制消息时，将再次发送该交通控制消息，直至超时重传3次仍失败后停止发送；若中继节点在T₃倒计时结束前收到相同交通控制消息，将取消T₃定时器，表示转发成功。

6.根据权利要求1或5所述一种基于概率与竞争时延的VANET多跳广播方法，其特征在于：所述步骤S5还包括：当被选为中继节点的时延最低的潜在中继节点发送失败停止发送时，则由子集A或B中的其他潜在中继节点根据自身时延依次替补为中继节点，优先在子集A中寻找最优的中继节点。