CN108282502B - 基于动态优先级的车辆网络消息优化广播方法 - Google Patents

基于动态优先级的车辆网络消息优化广播方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108282502B
CN108282502B CN201710008078.1A CN201710008078A CN108282502B CN 108282502 B CN108282502 B CN 108282502B CN 201710008078 A CN201710008078 A CN 201710008078A CN 108282502 B CN108282502 B CN 108282502B
Authority
CN
China
Prior art keywords
message
priority
vehicle
dynamic priority
messages
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201710008078.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108282502A (zh
Inventor
王平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Zhucheng Information Technology Co ltd
Original Assignee
Shanghai Zhucheng Information Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Zhucheng Information Technology Co ltd filed Critical Shanghai Zhucheng Information Technology Co ltd
Priority to CN201710008078.1A priority Critical patent/CN108282502B/zh
Publication of CN108282502A publication Critical patent/CN108282502A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108282502B publication Critical patent/CN108282502B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/12—Protocols specially adapted for proprietary or special-purpose networking environments, e.g. medical networks, sensor networks, networks in vehicles or remote metering networks
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W4/00—Services specially adapted for wireless communication networks; Facilities therefor
    • H04W4/06—Selective distribution of broadcast services, e.g. multimedia broadcast multicast service [MBMS]; Services to user groups; One-way selective calling services
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04W—WIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W72/00—Local resource management
    • H04W72/50—Allocation or scheduling criteria for wireless resources
    • H04W72/56—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on priority criteria
    • H04W72/566—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on priority criteria of the information or information source or recipient
    • H04W72/569—Allocation or scheduling criteria for wireless resources based on priority criteria of the information or information source or recipient of the traffic information

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Traffic Control Systems (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

一种基于动态优先级的车辆网络消息优化广播方法，通过实时监测车辆状态，并在发生突发情况时在应用层中根据消息类型和当前时刻车载终端存储的周围车辆环境数据计算出待发送消息的动态优先级和有效距离，对多跳广播中的当前动态优先级进行更新，再以此得到访问类别索引以及优化后的应用层数据帧，最终通过MAC层根据当前动态优先级将消息插入到队列中进行信道竞争并发出消息。本发明能够为不同优先级消息提供相应的服务质量，保障紧急程度较高的消息优先享有信道资源。

Description

基于动态优先级的车辆网络消息优化广播方法
技术领域
本发明涉及的是一种车辆通信领域的技术，具体是一种基于动态优先级的车辆网络消息优化广播方法。
背景技术
随着经济的发展，车辆越来越普及，而随之而来的交通事故问题也成为社会关注的热点。车联网作为智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)的一部分，被寄予厚望用于解决车辆安全问题。车辆之间或车路之间以自组织的方式组成网络，即VANET(Vehicle Ad-hoc Network)，通过实时信息的交互能够及时发现周围的危险状况或者潜在的危险，可以提前做出相应的反应，提高车辆的主动安全性。为了使危险消息能够更快更及时地传播到周围的车辆，广播成为VANET信息传输最有效的方式之一。
根据美国通信联盟安全联盟2005年的车辆安全通信项目(Vehicle SafetyCommunication Project,VSC-P)任务最终报告，不同的应用场景产生的消息有着不同的通信要求，如时延、最大传输距离、传输频率等，并结合消息的紧急程度对应用进行优先级的划分。如前车急刹车或发生车祸，需要将这一消息及时传递给周围的车辆，对通信的时延和可靠性要求非常高。因此，这些消息的具有较高的优先级，在广播机制中需要为其提供较高的服务质量(Quality of Service)。
现有的关于车辆网络消息广播的研究中，部分通过对MAC层协议的改进提高广播的可靠性并动态适应车辆密度的变化，如有研究提出的基于自适应广播的多信道MAC机制，在CCH间隔进一步划分出自适应广播帧，通过基于RR-AlOHA协议的信道预约为安全消息提供无冲突的可靠传输。而在多跳广播中，大部分论文对如何选取转发节点以及避免广播风暴提出了不同的机制。另有研究中提出的城市道路的多跳广播协议，通过选取广播方向离源节点最远的节点作为转发节点，在车辆密集环境下能有效避免冲突，提高消息传输的成功率。然而，大多数论文都没有考虑消息的优先级，紧急消息与非紧急消息同等条件地争用信道，造成紧急消息的延时、阻塞，带来严重的安全隐患。
经过对现有技术的检索发现，在基于优先级的广播机制研究中，ChakkaphongSuthaputchakun做了大量的工作。他提出的VANET(Vehicular Ad-hoc Network)中基于优先级的车辆通信系统使用802.11e的EDCA(Enhanced Distributed Channel Access,增强分布式协调访问)机制为不同优先级的消息提供不同的服务质量(Quality of Service,QoS)，并利用重复广播的机制为消息的广播特别是优先级高的紧急消息提供更高的可靠性。但该技术对消息优先级的定义过于简单，没有结合实际的车辆环境，而且没有考虑到消息在网络中进行多跳广播中优先级的变化，如碰撞事故消息，在传播中其优先级会随着距离和时间的增大而降低等特点。
综上，但现有技术多按照应用消息类型的不同直接对消息进行优先级的划分，不同应用的消息根据其经验化的紧急程度设定固定的优先级，没有考虑车辆道路环境对消息紧急程度以及有效距离的影响。在车辆高速移动、道路状况复杂的交通环境中，同一类型的消息在不同场景下的紧急程度不尽相同，如紧急刹车消息，当车辆后方没有车辆或者车速都很低时，该状况造成的影响和危害很小，因此消息的优先级相对较低。另一方面，若道路上车辆较多，车速较快时，紧急刹车将极有可能造成严重的交通事故，此时消息的优先级相对较高。因此，固定的优先级设置使得消息优先级无法适应实际交通中动态的车辆环境，容易造成真正紧急的消息无法得到相应的高优先级服务质量，对车辆安全造成威胁。另外，车辆道路环境也影响着消息的有效距离，以紧急刹车消息为例，当车速较快时，更远距离的车辆也有着潜在的危险，因此其有效距离会较大，而车速较慢时，其有效距离则会较短。因此现阶段急需一种能够动态更新优先级并对广播策略做相应调整的技术。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于动态优先级的车辆网络消息优化广播方法，通过应用层获取应用消息类型和当前车辆环境计算该消息的优先级，然后将该优先级传递到MAC层进行相关参数的设定，从而为不同优先级消息提供相应的服务质量，保障紧急程度较高的消息优先享有信道资源。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种基于动态优先级的车辆网络消息优化广播方法，通过实时监测车辆状态，并在发生突发情况时在应用层中根据消息类型和当前时刻车载终端存储的周围车辆环境数据计算出待发送消息的动态优先级和有效距离，对多跳广播中的当前动态优先级进行更新，再以此得到访问类别索引以及优化后的应用层数据帧，最终通过MAC层根据当前动态优先级将消息插入到队列中进行信道竞争并发出消息。
所述的车辆具有GPS设备、DSRC通信模块以及高性能终端；在车辆行驶过程中，每辆车均周期性地广播信标消息，并通过侦听其他车辆广播的信标消息，维持一个动态更新的邻居表，从而实时获取车辆的行驶环境。
所述的车辆的运动状态信息包括但不限于：速度、加速度、刹车信息及安全气囊状态等都可以通过相关传感器实时获取。
所述的广播信标消息包括但不限于：车辆ID、车速、加速度、位置、行驶方向等基本信息。
所述的突发情况判断方式包括但不限于：安全气囊弹出，紧急刹车，爆胎，发动机异常等。
所述的应用层，通过创建紧急消息时将根据消息类型和当前时刻车载终端存储的周围车辆环境数据计算出消息的动态优先级和有效距离，并将该动态优先级分别写入应用层数据帧中的原始动态优先级DPorigin和当前动态优先级DPcurrent字段、将消息类型写入Type字段；在接收到其他节点发来的消息时，首先计算本车辆与产生消息的车辆之间的距离，当距离大于上述有效距离时则丢弃该消息；否则对多跳广播中的当前动态优先级DPcurrent进行更新。
所述的对多跳广播中的当前动态优先级DPcurrent进行更新是指：
Figure GDA0001218107120000031
Figure GDA0001218107120000032
其中：d′为转发节点与消息源之间的距离，k为比例系数常量，ED为前面得出的有效距离。
所述的应用层数据帧包括：访问类别索引、标示、原始动态优先级、当前动态优先级、有效距离、位置、消息类型以及消息内容。
所述的访问类别是指区分信息的四种不同优先级的FIFO队列，即AC[0]～AC[3]，每个访问类别具有各自的帧序列和协调介质访问的独立参数集，该独立参数集包括：最小竞争窗口、最大竞争窗口以及仲裁帧间间隔，即表示开始退避窗口之前要等待的时隙数；第i个AIFS′的值是比其高一个优先级访问类别的AIFS′的值与最小竞争窗口CWmin之和，即AIFS′[i]＝AIFS′[i+1]+CWmin[i+1]，其中：i＝0,1,2，且AIFS′[3]＝2。这样低优先级的消息节点侦听信道的最小时间仍然大于高优先级AC的AIFS和最大退避时间之和，避免了节点内部优先级冲突，从而严格保证了高优先级消息优先接入信道，紧急安全消息能够及时得到传输。
本发明涉及一种实现上述方法的系统，包括：动态优先级模块、跨层映射模块以及消息广播模块模块，其中：动态优先级模块更新消息对应的动态优先级，并通过跨层映射模块得到访问类别索引ACI以及优化后的仲裁帧间间隔，消息广播模块根据动态优先级模块输出的MAC层参数进行信道竞争并发出消息。
技术效果
与现有技术相比，本发明考虑到不同应用的消息有着不同的优先级，在不同场景下其优先级也会发生变化，同时也需要在进行网络传输时为不同的优先级消息提供不同的服务质量，本章提出了基于动态优先级的跨层消息广播机制，结合当前车辆环境考虑消息的紧急程度并计算消息优先级，有效距离以及在传播过程中消息随时间和距离的动态变化，为消息的优先级提供更精确的量化，同时通过跨层映射，参考802.11e的EDCA机制进行严格的优先级设置，按优先级将消息插入有序访问类别队列并调整MAC层参数，为不同优先级的消息提供不同的服务质量。
附图说明
图1为本发明严格优先级设置的时序图；
图2为本发明有序访问类别队列的消息插入过程示意图；
图3为本发明消息优先级的跨层映像模型示意图；
图4为本发明基于动态优先级的消息广播流程图；
图5为本发明协议标准设置与严格优先级设置的不同优先级消息的端到端时延对比示意图；
图6为本发明不同车辆密度情况下各优先级的端到端时延示意图；
图7为本发明不同车流密度下各优先级消息的发送成功率示意图。
具体实施方式
如图4所示，本实施例包括以下步骤：
1)车辆发生突发情况，应用层创建一个紧急消息。创建消息时将根据消息类型和当前时刻车载终端存储的周围车辆环境数据计算出消息的动态优先级DP和有效距离ED，并将该DP值写入应用层数据帧中DPorigin和DPcurrent字段，消息类型写入Type字段。如果是接收到其他节点发来的消息，首先计算车辆自身位置与消息产生位置之间的距离D，如果D大于该消息的有效距离ED，则丢弃该消息；若D小于有效距离，表明消息仍需要广播给更远的节点，则根据该消息的DPorigin和ED，对多跳广播中的动态优先级DPcurrent进行更新。
在动态优先级算法(Dynamic Priority Algorithm，以下简称DPA)中，将根据可能发生或再次发生事故的概率以及事故的严重性作为判定消息优先级的依据。其中可能发生或再次发生事故的概率需要根据车辆周围的实时环境进行判断，而事故的严重性则要结合消息本身的紧急程度和当前车辆环境因素综合判断。DPA将根据这两个考核指标提炼相应的参数，并通过计算公式对优先级进行量化，从而提供更精确的消息优先级。在消息优先级的计算中，将综合消息本身的紧急程度和消息产生时的车辆环境等因素，其计算公式如下：
所述的动态优先级
Figure GDA0001218107120000041
其中：DP是所得出的优先级，DP值越大，消息优先级越高。w0、w1、w2为权重，且w0+w1+w2＝1；I为消息类型对应的优先级，即初始优先级(Initial Priority)。
Figure GDA0001218107120000042
是道路车辆的平均速度，通过监测自身以及邻居车辆在观测时间段OTI(Observe Time Interval)内的平均速度获得；di为消息源车辆Vs周围一跳邻居车辆i与其之间的距离，vi为车辆i的速度；N是Vs的危险车距ds(指可能与车辆发生碰撞的距离)内邻居车辆的数目；w0·I是对消息类型紧急程度的评估，
Figure GDA0001218107120000043
是周围车辆的平均速度，速度越快，发生事故的严重性和破坏性越大，即对事故严重程度的评估；
Figure GDA0001218107120000044
通过计算碰撞时间来评估可能发生事故的概率，并对危险车距内的车辆进行累加来预测突发情况直接影响到的车辆数，从而评估了发生事故的严重程度。
所述的有效距离
Figure GDA0001218107120000051
其中：Id为每一种消息对应的初始的有效距离，可以根据欧标来设定；
Figure GDA0001218107120000052
是道路车辆的平均速度，V为设定的标准值，即初始有效距离对应的车速，可以参考道路限速来进行设定；sgn为符号函数。从上式中可以看出，当实际车辆环境中车速大于标准值时，有效距离会增大，反之会减小。
所述的道路车辆的平均速度
Figure GDA0001218107120000053
其中：N为OTI内邻居表的更新频数，Mk为某一时刻邻居表中一跳范围内车辆的数目，vj为车速。
若消息源车辆的一跳广播距离不能达到消息的有效距离时，就需要进行多跳广播。而当一个远离消息源车辆的车辆节点转发消息时，因为距离的增大，消息对转发节点周围车辆的紧急程度势必会降低，这时就需要动态调整消息的优先级，以在转发节点的消息队列中获得恰当的QoS。消息源车辆发出的消息中，需包含消息产生的时间，位置及优先级。其中优先级上述得出的DP值。
转发节点在接收到消息时，首先对消息的优先级重新进行计算，其计算公式如下：
Figure GDA0001218107120000054
其中：d′为转发节点与消息源之间的距离，k为比例系数常量，ED为有效距离。转发节点将通过上式计算得到的当前动态优先级DP′进行跨层映射。这里以d′与ED的比值作为衰减指数而不是单纯的d′能够更准确地反应不同有效距离的消息即不同车辆环境下消息的优先级的变化，从而得出最恰当的优先级的值。
2)根据帧中DPcurrent的值，计算其对应的AC优先级区间，从而得出相应的ACI。
EDCA根据消息的重要性和紧迫性，把消息划分了4种不同优先级的FIFO队列，即ACs(Access Categories，访问类别)，由创建消息的应用根据消息的优先级为每一帧指派一种AC，通过AC索引(AC index，ACI)确定每个AC。每个AC都拥有自己的帧序列和协调介质访问的独立参数集。参数集中包含了MAC层的重要参数：CWmin(最小竞争窗口)、CWmax(最大竞争窗口)、AIFS(Arbitration Inter-frame Space，仲裁帧间间隔)。4个访问类别队列对应的参数设置如表1所示，其中AC[0]优先级最低，AC[3]优先级最高。CWmin和CWmax用于限制竞争窗口的选择范围；AIFS是802.11e中特有的，代替DIFS(DCF Inter Frame Space)表示开始退避窗口之前要等待的时隙数，不同服务的AIFS时间不同，高优先级的AIFS时间较短，这样能够使高优先级消息比低优先级的消息拥有更大的信道访问概率。AC[i]的AIFS大小可表示为AIFS[i]＝SIFS+AIFSN×σ。
表1MAC层各AC参数设置，其中AIFSN和AIFSN’分别为仲裁帧间间隔的起始数和结束数。
AC[3] AC[2] AC[1] AC[0]
CW<sub>min</sub> 3 7 15 15
CW<sub>max</sub> 7 15 1023 1023
AIFSN 2 2 3 7
AIFSN′ 2 5 12 27
在标准的MAC层参数设置中，高优先级的AC具有更低的CWmin和更小的AIFSN，保证其具有较高的概率优先接入信道。然而现有的设置无法严格保证高优先级消息的可靠的优先传输，在某些情况下可能会出现低优先级消息抢占信道。如低优先级AC[2]消息的竞争窗口选取为0而AC[0]消息选取为3时，经过AIFS后消息将优先竞争获得信道资源，导致高优先级的消息无法得到服务，无法保证紧急安全消息的及时可靠地传输。为此，本实施例中重新设置AC[1]～AC[3]的仲裁帧间间隔AIFS′计算方式如下：
AIFS′[i]＝AIFS′[i+1]+CWmin[i+1],i＝0,1,2，其中：AIFS′[3]＝2。新的AIFS′的值是比其高一个优先级AC的AIFS′与最小竞争窗口CWmin之和，各个AC的AIFS′的值见表1。这样低优先级的消息节点侦听信道的最小时间仍然大于高优先级AC的AIFS和最大退避时间之和，避免了节点内部优先级冲突，从而严格保证了高优先级消息优先接入信道，紧急安全消息能够及时得到传输。严格优先级设置的时序如图1所示。由于篇幅限制，AC0未列出。
EDCA中每个AC都对应着一个消息队列，消息根据其优先级大小被分配到不同的访问类别队列中。然而，道路状况复杂，车联网应用种类繁多。4种优先级划分很难满足众多应用对服务质量的不同需求，当节点通信量大时，很可能出现高优先级的紧急消息等待时间过长而导致时延过大。为此，本方法采用有序的消息队列机制。如图2所示，当产生新的消息需要加入相应的访问类别队列时，根据动态优先级算法得出的具体的当前动态优先级将消息插入到队列中，使访问类别队列按照优先级大小升序排列，这样保证了高优先级的消息优先进行信道竞争，当有非常紧急的安全消息需要传递时，即使节点数据通信量很大、队列消息很多，也可以将消息插入到队首优先发送，从而更早地获取信道资源进行广播。
消息优先级的跨层映射将把应用层计算出的优先级分为4个区间，分别对应4个AC，并由创建消息的应用在帧中加入相应的AC索引，如图2所示。MAC层根据AC索引将消息放入不同的访问类别队列，并根据动态优先级的值将消息插入队列中，使消息按优先级升序排列。高优先级的AC有较小的CW和AIFS′。严格优先级设置使得高优先级消息即使选择最长的竞争窗口，也可以保证比低优先级的消息优先接入信道。即使低优先级消息的竞争窗口选取为0，高优先级消息竞争窗口选取最大，如AC[2]的CW取0，AC[3]的CW取3，在等待相同的时间后，AC[2]与AC[3]队列将同时完成退避，这时将发生节点内部不同AC之间的虚拟碰撞，而节点内的虚拟碰撞调度机制将选择高优先级队列进行信道访问，让低优先级队列进行退避重传。当接入信道进行节点之间的外部竞争时，较低的CWmin和AIFS′使得高优先级消息能够降低碰撞概率，优先获得信道资源，从而及时传播紧急安全消息。
3)应用层数据帧传递到MAC层，MAC层根据ACI的值将消息对应到相应的访问类别队列，并根据DPcurrent将消息插入到队列中，使队列按消息优先级升序排列；消息按照MAC设置的严格优先级参数进行信道竞争，成功获取信道资源后将消息广播出去。
所述的排列是指：当产生新的消息需要加入相应的访问类别队列时，根据动态优先级算法得出的当前动态优先级将消息插入到队列中，使访问类别队列按照优先级大小升序排列以保证高优先级的消息优先进行信道竞争，当有非常紧急的安全消息需要传递时，即使节点数据通信量很大、队列消息很多，也可以将消息插入到队首优先发送，从而更早地获取信道资源进行广播。
所述的应用层数据帧包括：访问类别索引(ACI)、标示(ID)、原始动态优先级(DPorigin)、当前动态优先级(DPcurrent)、有效距离(ED)、位置(Loc)、消息类型(Type)以及消息内容(Data)。
所述的信道竞争中，高优先级的访问类别有较小的竞争窗口和仲裁帧间间隔，通过MAC层严格优先级设置使得高优先级消息即使选择最长的竞争窗口，也可以保证比低优先级的消息优先接入信道；当接入信道进行节点之间的外部竞争时，较低的最小竞争窗口和仲裁帧间间隔使得高优先级消息能够降低碰撞概率，优先获得信道资源，从而及时传播紧急安全消息。
车辆节点对消息的广播流程如图4所示。
如图5所示，为IEEE 802.11e协议标准中EDCA消息优先级设置与本文严格优先级设置的端到端时延对比，时延数据是归一化车流密度为0.7时得出的。可以看出，消息优先级越高，端到端时延越低。从严格优先级设置与协议标准设置的对比来看，严格优先级设置中AC3和AC2优先级的消息的端到端时延比协议标准中的更短。
如图6所示，为不同车流密度下严格优先级设置中各个优先级消息的端到端时延对比。可以看出，随着车流密度的增大，各种优先级消息的端到端时延均会随之增大。其中AC0优先级的消息的时延在高车流密度条件下增长尤为明显。
如图7所示，为不同车流密度下各优先级消息的发送成功率，如图所示各优先级的消息发送成功率都会随着车流密度的增大而降低，这是由节点数目的增加而导致的网络负载增大，冲突的概率提高而引起的。优先级越高，其消息发送成功率也越高。
本实施例在车流密度较小时，采用动态优先级的端到端时延比固定优先级要高。而随着车流密度逐渐增大，车辆周围节点会不断增多，车距减小，而交通仍然很畅通，即车辆速度相对较快，这时发生紧急情况将会造成非常严重的影响，消息紧急程度较高，因此消息的优先级高于固定优先级，平均时延相对较低。通过对比分析可以看出，动态优先级算法可以根据车辆环境更准确地确定消息的优先级，从而为真正紧急的消息提供更好的服务质量。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (9)

1.一种基于动态优先级的车辆网络消息优化广播方法，其特征在于，通过实时监测车辆状态，并在发生突发情况时在应用层中根据消息类型和当前时刻车载终端存储的周围车辆环境数据计算出待发送消息的动态优先级和有效距离，对多跳广播中的当前动态优先级进行更新，再以此得到访问类别索引以及优化后的应用层数据帧，最终通过MAC层根据当前动态优先级将消息插入到队列中进行信道竞争并发出消息；
所述的动态优先级
Figure FDA0002501792880000011
其中：DP是所得出的优先级，DP值越大，消息优先级越高；w0、w1、w2为权重，且w0+w1+w2＝1；I为消息类型对应的优先级，即初始优先级；
Figure FDA0002501792880000012
是道路车辆的平均速度，通过监测自身以及邻居车辆在观测时间段内的平均速度获得；di为消息源车辆Vs周围一跳邻居车辆i与其之间的距离，vi为车辆i的速度；N是Vs的危险车距ds内邻居车辆的数目；w0·I是对消息类型紧急程度的评估，
Figure FDA0002501792880000013
是周围车辆的平均速度，速度越快，发生事故的严重性和破坏性越大，即对事故严重程度的评估；
Figure FDA0002501792880000014
通过计算碰撞时间来评估可能发生事故的概率，并对危险车距内的车辆进行累加来预测突发情况直接影响到的车辆数，从而评估了发生事故的严重程度。
2.根据权利要求1所述的优化广播方法，其特征是，所述的应用层，通过创建紧急消息时将根据消息类型和当前时刻车载终端存储的周围车辆环境数据计算出消息的动态优先级和有效距离，并将该动态优先级分别写入应用层数据帧中的原始动态优先级字段和当前动态优先级字段、将消息类型写入消息类型字段；在接收到其他节点发来的消息时，首先计算本车辆与产生消息的车辆之间的距离，当距离大于上述有效距离时则丢弃该消息；否则对多跳广播中的当前动态优先级DPcurrent进行更新。
3.根据权利要求1或2所述的优化广播方法，其特征是，所述的有效距离
Figure FDA0002501792880000015
Figure FDA0002501792880000016
其中：Id为每一种消息对应的初始的有效距离，可以根据欧标来设定；
Figure FDA0002501792880000017
是道路车辆的平均速度，V为设定的标准值，即初始有效距离对应的车速，可以参考道路限速来进行设定；sgn为符号函数，从上式中可以看出，当实际车辆环境中车速大于标准值时，有效距离会增大，反之会减小，道路车辆的平均速度
Figure FDA0002501792880000018
其中：N为OTI内邻居表的更新频数，Mk为某一时刻邻居表中一跳范围内车辆的数目，vj为车速。
4.根据权利要求1或2所述的优化广播方法，其特征是，所述的对多跳广播中的当前动态优先级进行更新是指：
Figure FDA0002501792880000021
其中：d′为转发节点与消息源之间的距离，k为比例系数常量，ED为前面得出的有效距离，DPorigin为原始动态优先级。
5.根据权利要求1或2所述的优化广播方法，其特征是，所述的应用层数据帧包括：访问类别索引、标示、原始动态优先级、当前动态优先级、有效距离、位置、消息类型以及消息内容，其中：
所述的访问类别是指区分信息的四种不同优先级的FIFO队列，即AC[0]～AC[3]，每个访问类别具有各自的帧序列和协调介质访问的独立参数集，该独立参数集包括：最小竞争窗口、最大竞争窗口以及仲裁帧间间隔，即表示开始退避窗口之前要等待的时隙数。
6.根据权利要求5所述的优化广播方法，其特征是，第i个仲裁帧间间隔AIFS′的值是比其高一个优先级访问类别的AIFS′的值与最小竞争窗口CWmin之和，即AIFS′[i]＝AIFS′[i+1]+CWmin[i+1]，其中：i＝0,1,2，且AIFS′[3]＝2。
7.根据权利要求1所述的优化广播方法，其特征是，所述的MAC层，根据访问类别索引将消息对应到相应的访问类别队列，并根据当前动态优先级将消息插入到队列中，使队列按消息优先级排列，经信道竞争后获取信道资源的消息将被广播。
8.根据权利要求7所述的优化广播方法，其特征是，所述的排列是指：当产生新的消息需要加入相应的访问类别队列时，根据动态优先级算法得出的当前动态优先级将消息插入到队列中，使访问类别队列按照优先级大小升序排列以保证高优先级的消息优先进行信道竞争，当有非常紧急的安全消息需要传递时，即使节点数据通信量很大、队列消息很多，也可以将消息插入到队首优先发送，从而更早地获取信道资源进行广播。
9.一种实现上述任意权利要求所述方法的车辆网络消息优化广播系统，其特征在于，包括：动态优先级模块、跨层映射模块以及消息广播模块模块，其中：动态优先级模块更新消息对应的动态优先级，并通过跨层映射模块得到访问类别索引ACI以及优化后的仲裁帧间间隔，消息广播模块根据动态优先级模块输出的MAC层参数进行信道竞争并发出消息。
CN201710008078.1A 2017-01-05 2017-01-05 基于动态优先级的车辆网络消息优化广播方法 Expired - Fee Related CN108282502B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710008078.1A CN108282502B (zh) 2017-01-05 2017-01-05 基于动态优先级的车辆网络消息优化广播方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710008078.1A CN108282502B (zh) 2017-01-05 2017-01-05 基于动态优先级的车辆网络消息优化广播方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108282502A CN108282502A (zh) 2018-07-13
CN108282502B true CN108282502B (zh) 2020-07-10

Family

ID=62800575

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710008078.1A Expired - Fee Related CN108282502B (zh) 2017-01-05 2017-01-05 基于动态优先级的车辆网络消息优化广播方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108282502B (zh)

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109041013B (zh) * 2018-09-28 2021-05-25 河南科技大学 基于认知无线电技术的车联网mac协议及其实现方法
CN109544332B (zh) * 2018-10-17 2023-04-07 贵阳信息技术研究院（中科院软件所贵阳分部） 一种基于用户等级的区块链交易出块的方法
CN109582415A (zh) * 2018-11-14 2019-04-05 常州卡灵克软件有限公司 一种窗口显示方法
CN109872569A (zh) * 2019-01-04 2019-06-11 哈瓦国际航空技术（深圳）有限公司 一种无人机地面站语音播报方法、装置、设备和存储介质
CN111614449B (zh) * 2019-04-26 2023-12-19 维沃移动通信有限公司 传输导频信号的方法和中继节点
CN112039931B (zh) * 2019-06-03 2023-04-28 本无链科技(深圳)有限公司 一种用于p2p网络的弹性广播方法及系统
CN110267228B (zh) * 2019-06-13 2022-03-22 重庆邮电大学 一种v2x车载终端消息自适应调度管理系统及方法
CN112543153A (zh) * 2019-09-20 2021-03-23 华为技术有限公司 报文转发方法、装置、系统、设备及存储介质
WO2021134217A1 (zh) * 2019-12-30 2021-07-08 深圳元戎启行科技有限公司 基于远程接管的车辆控制方法、装置和计算机设备
DE102020200424A1 (de) * 2020-01-15 2021-07-15 Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung Situationsabhängige Priorisierung einer Nachricht in einem Fahrzeug
JP7328928B2 (ja) * 2020-04-06 2023-08-17 株式会社オートネットワーク技術研究所 車載中継装置、情報処理方法及びプログラム
CN115552932A (zh) * 2020-05-29 2022-12-30 高通股份有限公司 基于紧急网络接入控制的许可无线车载网络接入
CN111818465B (zh) * 2020-07-06 2021-07-23 东北大学 一种车联网自适应多跳广播系统及方法
CN113950003B (zh) * 2020-07-16 2023-05-05 Oppo广东移动通信有限公司 信息处理方法、装置、设备及计算机可读存储介质
WO2022041160A1 (en) * 2020-08-29 2022-03-03 Qualcomm Incorporated Direction-specific quality of service for sidelink
CN113192331B (zh) * 2021-04-26 2022-04-15 吉林大学 一种网联环境下面向骑行安全的智能预警系统及预警方法
CN113301664B (zh) * 2021-05-13 2022-12-06 西北工业大学 一种状态信息序列竞争的网络接入方法
CN113259864B (zh) * 2021-06-29 2021-09-21 广州慧睿思通科技股份有限公司 窄带通信方法、对讲机、设备、存储介质及自组网系统
CN114327568B (zh) * 2022-01-14 2024-05-10 重庆长安汽车股份有限公司 基于SOA架构的Server参数传递方法、系统及可读存储介质
CN115278553B (zh) * 2022-07-12 2023-12-05 南通大学 一种基于rsu协作的车联网安全消息广播方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103929824A (zh) * 2014-03-26 2014-07-16 中国人民解放军总参谋部第六十三研究所 无线网络节点随遇接入动态配置方法
CN105450511A (zh) * 2015-12-23 2016-03-30 东软集团股份有限公司 在车载自组织网络vanet下的消息调度方法和装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7966419B2 (en) * 2006-07-03 2011-06-21 Palo Alto Research Center Incorporated Congestion management in an ad-hoc network based upon a predicted information utility

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103929824A (zh) * 2014-03-26 2014-07-16 中国人民解放军总参谋部第六十三研究所 无线网络节点随遇接入动态配置方法
CN105450511A (zh) * 2015-12-23 2016-03-30 东软集团股份有限公司 在车载自组织网络vanet下的消息调度方法和装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Priority-Based Inter-Vehicle Communication for Highway Safety Messaging Using IEEE 802.11e;Chakkaphong Suthaputchakun;《International Journal of Vehicular Technology》;20090712;第1-13页 *
孙健.车辆自组织网络中安全消息的优先级调度和拥塞控制.《中国优秀硕士学位论文全文数据库 (信息科技辑)》.2013, *
车辆自组织网络中安全消息的优先级调度和拥塞控制;孙健;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 (信息科技辑)》;20130430;第12-15、19-22页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN108282502A (zh) 2018-07-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108282502B (zh) 基于动态优先级的车辆网络消息优化广播方法
Zou et al. A near collision free reservation based MAC protocol for VANETs
CN109640290B (zh) 车联网中基于edca机制的区分服务方法、装置及设备
CN102244683B (zh) 一种提高车联网应用中混合业务服务质量的方法
CN104967670B (zh) 一种基于IEEE 802.11p的车辆接入网络的方法
Bazzi et al. Beaconing from connected vehicles: IEEE 802.11 p vs. LTE-V2V
CN107864028B (zh) 一种车辆自组织网络中的自适应帧聚合方法
CN107277855B (zh) 一种保障安全类业务的车联网媒体接入方法
Tomar et al. Enhanced SDMA for VANET communication
Stanica et al. Comparison of CSMA and TDMA for a Heartbeat VANET Application
KR101199577B1 (ko) 차량 통신에서 충돌 윈도우 조정 장치 및 그의 조정 방법
Deng et al. Implementing distributed TDMA using relative distance in vehicular networks
CN110691349B (zh) 一种车联网中面向安全应用的联合功率和竞争窗口的自适应控制方法
CN109889994B (zh) 一种车联网ieee 802.11广播性能分析方法
Bi et al. Safety message broadcast in vehicular networks
Javed et al. Performance analysis of a time headway based rate control algorithm for VANET safety applications
Kwon Improving multi-channel wave-based V2X communication to support advanced driver assistance system (ADAS)
Hossain et al. ResVMAC: a novel medium access control protocol for vehicular ad hoc networks
Zhang et al. Improving EDCA for efficient channel access in vehicular communications
Suthaputchakun Priority‐Based Inter‐Vehicle Communication for Highway Safety Messaging Using IEEE 802.11 e
Pathak et al. Modelling of communication reliability for platooning applications for intelligent transport system
Ismail et al. Enhanced Congestion Control Model Based on Message Prioritization and Scheduling Mechanism in Vehicle-to-Infrastructure (V2I)
Farrokhi et al. Improving safety messages dissemination in IEEE 802.11 E based VANETs using controlled repetition technique
Syarif et al. Proposed priority packet data dissemination scheduling mechanism
Van The Cross-layer Message-broadcasting Mechanism for Active Road Safety Application Based on Dynamic Priority.

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200710

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee