CN108616952A

CN108616952A - 一种车联网中基于邻居节点协作通信的mac层数据传输方法

Info

Publication number: CN108616952A
Application number: CN201810243323.1A
Authority: CN
Inventors: 胡斌杰; 吴朝东; 蔺丽钊
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2018-03-23
Filing date: 2018-03-23
Publication date: 2018-10-02
Anticipated expiration: 2038-03-23
Also published as: CN108616952B

Abstract

本发明公开了一种车联网中基于邻居节点协作通信的MAC层数据传输方法，属于车载自组织网络通信技术领域。所述方法针对现有车载网络中数据传输失败时多次重传的现象，通过引入协作节点来对传输失败的数据包进行协作重传，并且充分利用当前时帧下的空闲时隙，有效提高信道利用率；在协作机制中，根据失败节点的数量采取不同策略选择最佳选择节点，确保建立稳定链路完成协作通信，从而提高了数据包传输成功的概率，也降低了时延，并有效实现了网络中数据的可靠传输。本发明可以作为车载网络中节点发送广播消息的MAC层协议使用，适用于网络拓扑结构复杂、数据传输可靠性较低的场景。

Description

一种车联网中基于邻居节点协作通信的MAC层数据传输方法

技术领域

本发明涉及车载自组织网络通信技术领域，具体涉及一种车联网中基于邻居节点协作通信的MAC层数据传输方法。

背景技术

近年来，汽车的保有量快速增长，智能交通系统(ITS)逐渐发展起来，成为学术界和工程界的研究热点。车载自组织网络(VANET)被认为是发展智能交通系统和提高道路交通安全的基础和核心技术。车载自组织网络是由行驶在交通道路上的具备感知、计算、存储和无线通信能力的移动车辆以及路边基础通信单元组成的新型无线自组织网络。与传统的移动自组织网络相比，车载自组织网络除了具备终端的移动性、业务产生的随机性、无线信道资源有限、无中心网络等特点，还具备车载终端高速移动、网络拓扑高度动态变化、安全类业务实时性高、网络负载大等特点。而车载自组织网络MAC协议研究终端如何接入无线信道并有效利用信道资源，对车载网络的时延、吞吐量、信道利用率等重要指标有决定性作用，理想的MAC协议可以有效解决隐藏终端、暴露终端、接入冲突、合并冲突等问题，并保证安全类业务的实时性、网络性能稳定、接入公平性等。

国外很多国家在IEEE 802.11P的研究方面已取得了很大的进展，美国于2010年7月颁布了正式的IEEE 802.11p标准；欧洲在1994年就开始由CEN/TC278组织进行DSRC标准的起草，1997年通过了“5.8GHz DSRC物理层与数据链路层”标准；日本的车辆通信系统专家组也开始研究底层的通信规范和改进的协议标准以适应新的“车-路”互联网系统；而我国对车载短程通信系统的研究仍处于初级阶段，车载短程通信系统的应用还比较少。

按照无线信道访问协调方式的不同，当前车联网中的MAC协议主要分为非竞争和基于竞争两种模式，TDMA和CSMA/CA分别是上述两种模式中常用的技术。由于车辆的快速移动导致道路上的车流分布极不均衡且随时间动态变化。基于CSMA/CA竞争机制的MAC协议在车流密集时会因为大量车辆同时访问无线信道发生消息碰撞，而基于TDMA非竞争机制的MAC协议在车流稀疏时又会出现无线信道利用率低下的现象。因此，设计出高效、稳定、适应车载环境的MAC协议是解决问题的突破口。文献ADHOC MAC：new MAC architecture foradhoc networks providing efficient and reliable point-to-point and broadcastservices提出ADHOC协议，这是基于RR-ALOHA信道访问机制，采用了TDMA方式划分无线信道，节点需要在周期性广播的帧信息FI中标注邻居节点占用时隙情况。该协议适用于车载自组织网络,缺点是当节点移动速度加快，密度变大，会引起大量的节点接入冲突，增大了接入时延。文献VeMAC：a novel multichannel MAC protocol for vehicular ad hocnetworks提出VeMAC协议，VeMAC协议将时隙分为三个子时隙集，节点在对应的时隙集中随机选择竞争时隙，有效地解决了接入冲突和合并冲突的问题。但是当网络中车辆节点密度变化较大且节点移动速度加快时，会造成接入时延增大、信道利用率低等问题。

当车辆节点之间数据传输失败时，传统的TDMA协议采取重传的机制，需要等到下一时帧到来时在同一时隙进行数据的重传，而同一链路在邻近时间段内的信道质量是相近的，因此这种情况下可能出现节点在一次失败传输后多次失败和多次重传的情况，严重恶化了网络性能，也增大了时延，造成恶性循环，甚至影响其它消息的传输。因此，需要寻找一种有效的方法使得车载网络中消息的传输具有可靠性，特别是紧急消息的传输更加需要保证时延，确保消息传输准确、可靠。

发明内容

本发明的目的是针对现有车载网络中数据传输失败时重传的效率低下、时延大、开销大的不足，提出了一种车联网中基于邻居节点协作通信的MAC层数据传输方法，由于信道质量的优劣决定了数据包传输的可靠性，因此所述方法通过引入协作节点来对传输失败的数据包进行协作通信，避免了多次无效重传，并且充分利用当前时帧下的空闲时隙进行协作节点数据的传输，不必等到下一帧到来再重传，从而提高了数据包传输成功的概率，也降低了时延，提高了网络性能。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：

一种车联网中基于邻居节点协作通信的MAC层数据传输方法，所述方法包括以下步骤：

S1、车联网中的车辆节点周期性地广播消息到该节点通信范围内的邻居节点，并根据获取的邻居节点的消息实时动态地维护本节点的邻居节点表T(i)；

S2、当源节点在数据传输过程中出现数据传输失败时，根据消息传递与确认机制来确定失败节点和潜在协作节点；

S3、源节点向潜在协作节点发起通知协作消息帧IOC，告知协作通信的意图；

S4、当潜在协作节点接收到通知协作消息帧IOC后，通过协作可靠性指标进行自我决策，判断自身是否适合作为此次协作通信的协作节点，其中，ω是常数值，η_i是该节点传输数据的成功率，f_D是该节点产生紧急消息的频率，Ν是该节点的邻居节点的数量；

S5、当失败节点只有一个时，失败节点根据接收到的不同潜在协作节点发来的请求协作消息帧ROC，计算所有潜在协作节点与自身的协作意向指标其中ω是常数值，CR(i)是协作可靠性指标，t_ij是潜在协作节点到失败节点之间的传输时间，d_ij是潜在协作节点到失败节点之间的传输距离，ST_id是时隙标号，若该协作意向指标越大，则表示该潜在协作节点与失败节点建立通信的成功率越大，也就是有更大意愿将该潜在协作节点作为唯一的协作节点；当失败节点有两个或两个以上时，潜在协作节点作为集合C，失败节点作为集合D，所有当前网络中同一通信范围的潜在协作节点依据定义的协作增益指标来确定最佳可能参与协作的失败节点，其中i表示潜在协作节点，j表示失败节点，ω是常数值，v_i,v_j分别是潜在协作节点和失败节点的速度，a_i,a_j分别是潜在协作节点和失败节点的加速度，d_ij是潜在协作节点到失败节点之间的传输距离，ST_id是时隙标号，并预约当前时帧下时隙标号最小的空闲时隙，然后向该失败节点发起请求协作消息帧ROC；另一方面，所有失败节点能够接受到来自部分潜在协作节点的请求协作消息帧ROC，再根据协作意向指标来确定唯一的协作节点，当且仅当某失败节点确定唯一的协作节点后才表示该失败节点完成选择唯一协作节点的工作，此时该失败节点从集合D中剔除，检查集合D中是否还有其它失败节点，若有，重复以上步骤直到集合D为空集；

S6、失败节点向唯一协作节点发送确认协作消息帧AOC；

S7、协作节点与失败节点建立链路完成协作通信。

进一步地，步骤S2的具体过程为：假设在在某个时刻某个节点出现紧急状况需要广播该紧急消息，则该节点作为源节点向通信范围内的邻居节点广播该数据帧DATA，若邻居节点接收到该数据帧DATA，则发送确认消息帧ACK返回给源节点，由于确认消息帧ACK包含了源节点和目的节点的标号id，该确认消息帧ACK是能够点对点准确地发回到源节点的；如果此时在源节点的通信范围内有邻居节点未收到该数据帧DATA，则不会发送确认消息帧ACK返回给源节点，源节点根据收到的确认消息帧ACK以及自身维护的邻居节点表T(i)，能够确定哪些邻居节点是成功接收到数据帧DATA的、哪些邻居节点是未成功接收到数据帧DATA的，将源节点通信范围内未成功接收到数据帧DATA的邻居节点定义为失败节点，源节点通信范围内成功接收到数据帧DATA的邻居节点都是潜在协作节点。

进一步地，步骤S2中源节点在确定失败节点和潜在协作节点后，就立刻发起协作通信机制，实施步骤S3，向所有通信范围内的潜在协作节点发送通知协作消息帧IOC，告知协作通信的意图。

进一步地，失败节点确定唯一协作节点后，就会向该协作节点发送确认协作消息帧AOC，该确认协作消息帧AOC是点对点通信，以确保协作节点和失败节点之间建立链路完成协作通信。

进一步地，所述数据帧DATA由帧头部、数据段、帧校验序列FCS组成，其中帧头部包含以下字段：前导码Pre、源节点标号Sid、目标节点标号Did、时隙标号STid、和数据包序列号Seq；所述确认消息帧ACK包含前导码Pre、确认标记位Fack、源节点标号Sid、目的节点标号Did、时隙标号STid、和数据包序列号Seq；所述通知协作消息帧IOC包含前导码Pre、通知协作标记位Fioc、源节点标号Sid、协作节点标号Cid、时隙标号Stid和数据包序列号Seq；所述请求协作消息帧ROC包含前导码Pre、请求协作标记位Froc、协作节点标号Cid、目的节点标号Did、时隙标号STid和数据包序列号Seq；所述确认协作消息帧AOC包含前导码Pre、确认协作标记位Faoc、目的节点标号Did、协作节点标号Cid、时隙标号STid和数据包序列号Seq。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

本发明提供的车联网中基于邻居节点协作通信的MAC层数据传输方法，在车载网路中数据传输失败时启动协作通信机制，失败节点通过邻居节点表和相应协作策略选择唯一协作节点，并充分利用同一帧的空闲时隙进行协作节点数据的传输，避免多次无效重传，提高了信道利用率；通过相关策略选择最佳协作节点，充分利用邻居节点具备的资源，提高了协作通信机制的稳定性和可靠性。

附图说明

图1为本发明实施例中的车辆拓扑结构示意图。

图2(a)为本发明实施例中数据帧DATA的帧结构示意图，图2(b)为本发明实施例中确认消息帧ACK的帧结构示意图，图2(c)为本发明实施例中通知协作消息帧IOC的帧结构示意图，图2(d)为本发明实施例中请求协作消息帧ROC的帧结构示意图，图2(e)为本发明实施例中确认协作消息帧AOC的帧结构示意图。

图3(a)为本发明实施例中源节点广播消息的示意图，图3(b)为本发明实施例中节点回应确认消息帧ACK的示意图，图3(c)为本发明实施例中源节点向潜在协作节点发起通知协作消息帧IOC的示意图，图3(d)为本发明实施例中潜在协作节点自我决策后向唯一失败节点发起协作请求消息帧ROC的示意图，图3(e)为本发明实施例中潜在协作节点自我决策后向多个失败节点发起协作请求消息帧ROC的示意图，图3(f)为本发明实施例中失败节点向唯一协作节点发送确认协作消息帧AOC并完成协作通信的示意图。

图4为本发明实施例车联网中基于邻居节点协作通信的MAC层数据传输方法执行流程图。

图5为本发明实施例的协作通信过程中多个失败节点情况下的执行流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例：

本实施例提供了一种车联网中基于邻居节点协作通信的MAC层数据传输方法，执行流程图如图4所示，主要过程如下：

(一)车辆节点广播消息以维护邻居节点表

车载自组织网络具有车载终端高速移动、网络拓扑高度动态变化、安全类业务实时性高、网络负载大等特点，车辆拓扑结构示意图如图1所示，车联网中的车辆节点周期性地广播信标消息到该节点通信范围内的邻居节点，并根据获取的邻居节点的消息实时动态地维护本节点的邻居节点表T(i)，邻居节点表包含自身节点及邻居节点的信标消息，如速度、加速度、行驶方向、节点标号、时隙标号、该节点与邻居节点的可达性等。邻居节点表T(i)的形式如表1所示：

节点id

速度

加速度

行驶方向

节点标号

时隙标号

可达性

V₀

40km/h

10m/s²

0

12

1

V₁

60km/h

4m/s²

0

1

16

1

……

表1

其中，节点V₀代表该节点本身，V₁、V₂等代表该节点通信范围内的邻居节点。现实生活中的车辆移动场景多为双向的交通道路场景，根据车辆的运动方向划分为两类集合。根据地理方位，将向西或偏西方向行驶的车辆定义为向左行驶，在邻居节点表中标记为0，将向东或偏东方向行驶的车辆定义为向右行驶，在邻居节点表中标记为1，则车载环境中可将车辆节点划分为向左行驶的车辆和向右行驶的车辆。每个移动的车辆节点都配备有GPS定位系统，信号之间的同步由GPS模块提供的1PPS信号实现。邻居节点表中的可达性表示该节点与某邻居节点是否可以正常通信，若可以则标记为1，否则标记为0。每个车辆节点周期性地广播消息，同时收到邻居节点的消息，实时动态地维护自己的邻居节点表T(i)，如果原邻居节点表中没有当前收到的节点信息，则将该节点的信息加入邻居节点表中；如果原邻居节点表中存在当前收到的节点信息，则更新邻居节点表；如果在一次周期广播后没有收到原邻居节点表中对应的节点，则将该节点标记为不可达，且多个周期均未收到某个节点的消息，则表示该节点已经不在原节点的通信范围内了，因此将该节点的信息从邻居节点表中删除。

(二)出现数据传输失败时确定失败节点和潜在协作节点

车载自组织网络中节点间通信需要先接入信道，再进行数据传输，而采用TDMA的方式接入信道可以事先预约信道，充分合理地分配时隙资源，减少消息冲突，提高信道利用率。TDMA技术将时间分为一个个的时帧,，每个时帧中又分为若干个时隙，通过将时隙分配给不同的节点，TDMA可以调度各个节点在不同的时隙发送数据,从而提供无碰撞的数据包传输。

假设在在某个时刻某个节点出现紧急状况需要广播该紧急消息，则该节点作为源节点向通信范围内的邻居节点广播该数据帧DATA(此处主要是指车载自组织网络中的安全消息，如刹车、追尾等消息，帧结构图如图2(a)所示)，源节点广播消息的示意图如图3(a)所示，若邻居节点接收到该数据帧DATA，则发送确认消息帧ACK(帧结构图如图2(b)所示)返回给源节点，邻居节点回应确认消息帧ACK的示意图如图3(b)所示，由于确认消息帧ACK包含了源节点和目的节点的标号id，该确认消息帧ACK是能够点对点准确地发回到源节点的；如果此时在源节点的通信范围内有邻居节点未收到该数据帧DATA，则不会发送确认消息帧ACK返回给源节点，源节点根据收到的确认消息帧ACK以及自身维护的邻居节点表T(i)，能够确定哪些邻居节点是成功接收到数据帧DATA的、哪些邻居节点是未成功接收到数据帧DATA的，将源节点通信范围内未成功接收到数据帧DATA的邻居节点定义为失败节点，源节点通信范围内成功接收到数据帧DATA的邻居节点都是潜在协作节点。

(三)源节点向潜在协作节点发起通知协作消息

源节点在确定失败节点和潜在协作节点后就开始发起协作通信机制，源节点向所有通信范围内的潜在协作节点发送通知协作消息帧IOC(帧结构图如图2(c)所示)，源节点向潜在协作节点发起通知协作消息帧IOC的示意图如图3(c)所示，告知协作通信的意图，由于通知协作消息帧IOC包含通知协作标记位Fioc、源节点标号Sid、协作节点标号Cid、时隙标号STid、数据包序列号Seq这些字段，因此源节点能够准确地找到潜在协作节点，并告知协作通信的意图以及数据包序列号等关键信息，潜在协作节点在接收到通知协作消息帧IOC后就能够为后续协作通信做出决策。

(四)潜在协作节点自我决策后向失败节点发起协作请求消息

当潜在协作节点接收到通知协作消息帧IOC后，首先进行自我决策，判断自身是否适合作为此次协作通信的协作节点，此处定义协作可靠性指标CR(i)，用于潜在协作节点在自我决策时的判断，协作可靠性指标较低时，则放弃此次协作过程。协作可靠性指标CR(i)定义为：

其中，ω是常数值，η_i是该节点传输数据的成功率，f_D是该节点产生紧急消息的频率，Ν是该节点的邻居节点的数量；

潜在协作节点通过决策后向失败节点发起请求协作消息帧ROC(帧结构图如图2(d)所示)，以竞争作为失败节点的中转节点，因为一个失败节点只能有一个协作节点作为辅助传输，否则将发生消息冲突，因此多个潜在协作节点采取竞争策略获取协作的资格，竞争策略与失败节点的数量有关，大多数情况下是失败节点的数量只有一个，这里考虑两种情况：一个或多个，具体决策过程如下：

a、失败节点有且只有一个

当失败节点有且只有一个时，所有潜在协作节点通过竞争的机制获取唯一协作节点的资格，即所有潜在协作节点向失败节点发起请求协作消息帧ROC，失败节点接收到来自不同的潜在协作节点发来的协作请求消息后采取策略进行决策，确定该失败节点唯一的协作节点。潜在协作节点会充分利用同一帧的空闲时隙进行协作节点数据的传输，不必等到下一帧到来再重传，此时潜在协作节点会尽量预约当前时帧下的时隙标号较小的空闲时隙，以提高资源利用率。

潜在协作节点自我决策后向唯一失败节点发起请求协作消息帧ROC的示意图如图3(d)所示，此处通过定义协作意向指标CP(i,j)来作为选取协作节点的策略，其中i表示潜在协作节点，j表示失败节点。失败节点根据接收到的不同潜在协作节点发来的请求协作消息帧ROC计算所有潜在协作节点与自身的协作意向指标CP(i,j)，若该指标越大，则表示该潜在协作节点与失败节点建立通信的成功率越大，也就是有更大意愿将该潜在协作节点作为唯一的协作节点。协作意向指标CP(i,j)定义为：

其中ω是常数值，CR(i)是协作可靠性指标，t_ij是潜在协作节点到失败节点之间的传输时间，d_ij是潜在协作节点到失败节点之间的传输距离，ST_id是时隙标号；

b、失败节点有两个或两个以上

当失败节点有两个或两个以上时，这时应该确保所有失败节点都可以找到唯一的协作节点，且数据传输过程中不发生冲突。首先，所有潜在协作节点作为集合C＝{C₀,C₁,C₂,...}，所有失败节点作为集合D＝{D₀,D₁,D₂,...}，潜在协作节点自我决策后向多个失败节点发起协作请求消息帧ROC的示意图如图3(e)所示，所有潜在协作节点依据决策确定最佳可能参与协作的失败节点，并尽量预约当前时帧下的时隙标号较小的空闲时隙，然后向该失败节点发起请求协作消息帧ROC；另一方面，所有失败节点可能接受到来自部分潜在协作节点的请求协作消息帧ROC，再采取策略确定唯一的协作节点，当且仅当某失败节点确定唯一的协作节点后才表示该失败节点完成选择唯一协作节点的工作，此时该失败节点从集合D中剔除，检查集合D中是否有其它失败节点，若有，重复以上步骤直到集合D为空集，协作通信过程中多个失败节点情况下的执行流程图如图5所示。

定义协作增益指标CG(i,j)作为所有潜在协作节点确定最佳可能参与协作的失败节点的策略，潜在协作节点通过计算协作增益指标CG(i,j)来确定目标节点，如果协作增益指标CG(i,j)越大，则表示该潜在协作节点与对应失败节点建立通信的增益越大，通信成功的可能性也越大。协作增益指标CG(i,j)定义为：

其中i表示潜在协作节点，j表示失败节点，ω是常数值，v_i,v_j分别是潜在协作节点和失败节点的速度，a_i,a_j分别是潜在协作节点和失败节点的加速度，d_ij是潜在协作节点到失败节点之间的传输距离，ST_id是时隙标号；相关参数可以根据接收到的请求协作消息帧ROC和邻居节点表T(i)计算得到。

失败节点采取协作意向指标来确定唯一的协作节点，通过此策略可以选出数据传输成功率较高的节点做为唯一协作节点，实现协作通信的高可靠性。

(五)失败节点向唯一协作节点发送确认协作消息帧AOC

失败节点向唯一协作节点发送确认协作消息帧AOC(帧结构图如图2(e)所示)并完成协作通信的示意图如图3(f)所示；失败节点确定唯一协作节点后，就会向该协作节点发送确认协作消息帧AOC，该确认协作消息帧是点对点通信，以确保协作节点和失败节点之间建立链路完成协作通信，从而防止其它节点的干扰，也充分杜绝了此过程中的消息冲突。一旦某失败节点向该协作节点发送确认协作消息帧AOC完成确认后，此后可能受到其它潜在协作节点的请求协作消息帧ROC，此时该失败节点已经转型为正常通信的节点，即使收到其它潜在协作节点的协作请求消息也会自动丢弃掉。

(六)协作节点与失败节点建立链路完成协作通信

完成确认关系的失败节点和唯一协作节点即可进入协作通信的数据传输过程，此时协作节点作为数据传输的源节点，失败节点作为数据传输的目的节点，由于协作节点已经接收到初始的源节点数据包，且保留了数据包序列号Seq等信息，因此可以准确地将数据帧DATA传输到失败节点处，最终完成协作通信。

对比传统的协议，如VeMAC协议，该协议中同样采用基于TDMA的信道接入方式，当出现失败节点时，就需要等到下一帧的同一时隙再次传输该消息，而同一链路在邻近时间段内的信道质量是相近的，因此这种情况下可能出现节点在一次失败传输后多次失败和多次重传的情况，严重恶化了网络性能，也增大了时延，造成恶性循环，甚至影响其它消息的传输。本实施例提出的一种车联网中基于邻居节点协作通信的MAC层数据传输方法，主要是在出现数据传输失败时，即出现失败节点时，利用协作节点作为辅助完成数据传输的功能，即在车载网中数据传输失败时启动协作通信机制，失败节点通过邻居节点表和相应协作策略选择唯一协作节点，充分利用同一帧的空闲时隙进行协作节点数据的传输，避免多次无效重传，与传统的TDMA传输机制相比，所述方法有效地降低了时延，提高了信道利用率，从而充分提升车载网络的性能。

以上所述，仅为本发明专利较佳的实施例，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利所公开的范围内，根据本发明专利的技术方案及其发明专利构思加以等同替换或改变，都属于本发明专利的保护范围。

Claims

1.一种车联网中基于邻居节点协作通信的MAC层数据传输方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S6、失败节点向唯一协作节点发送确认协作消息帧AOC；

S7、协作节点与失败节点建立链路完成协作通信。

2.根据权利要求1所述的一种车联网中基于邻居节点协作通信的MAC层数据传输方法，其特征在于，步骤S2的具体过程为：假设在在某个时刻某个节点出现紧急状况需要广播该紧急消息，则该节点作为源节点向通信范围内的邻居节点广播该数据帧DATA，若邻居节点接收到该数据帧DATA，则发送确认消息帧ACK返回给源节点，由于确认消息帧ACK包含了源节点和目的节点的标号id，该确认消息帧ACK是能够点对点准确地发回到源节点的；如果此时在源节点的通信范围内有邻居节点未收到该数据帧DATA，则不会发送确认消息帧ACK返回给源节点，源节点根据收到的确认消息帧ACK以及自身维护的邻居节点表T(i)，能够确定哪些邻居节点是成功接收到数据帧DATA的、哪些邻居节点是未成功接收到数据帧DATA的，将源节点通信范围内未成功接收到数据帧DATA的邻居节点定义为失败节点，源节点通信范围内成功接收到数据帧DATA的邻居节点都是潜在协作节点。

3.根据权利要求1所述的一种车联网中基于邻居节点协作通信的MAC层数据传输方法，其特征在于，步骤S2中源节点在确定失败节点和潜在协作节点后，就立刻发起协作通信机制，实施步骤S3，向所有通信范围内的潜在协作节点发送通知协作消息帧IOC，告知协作通信的意图。

4.根据权利要求1所述的一种车联网中基于邻居节点协作通信的MAC层数据传输方法，其特征在于，失败节点确定唯一协作节点后，就会向该协作节点发送确认协作消息帧AOC，该确认协作消息帧AOC是点对点通信，以确保协作节点和失败节点之间建立链路完成协作通信。

5.根据权利要求2所述的一种车联网中基于邻居节点协作通信的MAC层数据传输方法，其特征在于，所述数据帧DATA由帧头部、数据段、帧校验序列FCS组成，其中帧头部包含以下字段：前导码Pre、源节点标号Sid、目标节点标号Did、时隙标号STid、和数据包序列号Seq；所述确认消息帧ACK包含前导码Pre、确认标记位Fack、源节点标号Sid、目的节点标号Did、时隙标号STid、和数据包序列号Seq；所述通知协作消息帧IOC包含前导码Pre、通知协作标记位Fioc、源节点标号Sid、协作节点标号Cid、时隙标号Stid和数据包序列号Seq；所述请求协作消息帧ROC包含前导码Pre、请求协作标记位Froc、协作节点标号Cid、目的节点标号Did、时隙标号STid和数据包序列号Seq；所述确认协作消息帧AOC包含前导码Pre、确认协作标记位Faoc、目的节点标号Did、协作节点标号Cid、时隙标号STid和数据包序列号Seq。