CN109640369A - 一种基于自适应功率的车载网可靠通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于自适应功率的车载网可靠通信方法，属于数字通信领域。传统的路由协议中车辆采用固定的传输范围，但是由于车辆的高速移动导致车载自组织网络中的车辆密度快速变化，为了配合不同时当车辆选择不同的传输范围和传输功率，本发明提出基于自适应功率的车载网可靠通信方法。本发明提供的方法在道路段和道路交叉口根据车辆的速度的方向计算车辆间通信链路的通信时间，综合节点的链路的可靠性，地理前进距离及竞争窗口的大小等设置邻居节点的定时器，做出路由决策，更高优先级的节点具有更小的等待时间，在所有邻居节点中的拥有最高优先级的节点将最先发送数据包，保证车辆之间通信时的数据包投递的成功率。

Description

一种基于自适应功率的车载网可靠通信方法

技术领域

本发明涉及VANET网络的特点以及路由协议设计中存在数据包的投递率较低的问题，尤其涉及一种适用于城市场景下的基于功率控制的可靠通信方法(ReliableCommunication Method Based on Adaptive Power Control，APCRC)，属于数字通信了领域。

背景技术

近年来，随着汽车工业技术、通信技术、计算机技术等领域的飞速发展，智能交通系统(Intelligent Transportation System，ITS)应运而生。车载自组织网络(VehicularAd-Hoc Networks，VANETs)是一种应用场景下的移动自组织网络(Mobile Ad-HocNetworks，MANETs)，是由配备通信传输模块的车辆为节点组成的、无中心、自组织、拓扑变化较频繁的实体网络。在车载自组织网络的车车通信(Vehicles-to-Vehicles，V2V)中，通信协议的性能好坏对数据传输可靠性与有效性起到关键作用。传统路由协议由于其工作机制，反应机理上存在差异，导致在不同路由协议下分组投递率(Packet Delivery Ratio，PDR)，平均端到端时延(End to End Delay，E2ED)和网络负载(Overhead Ratio，OR)存在不同差异。因此，设计出适应城市环境下的路由协议算法。

现阶段的大部分路由协议一般都是采用固定的传输范围，它们没有解决根据本地交通状况调整QoS参数或调整传输功率的问题。但是在实际的城市环境中车辆密度的不均匀，在车辆间通信的过程中通信链路的持续时间对消息的传输是至关重要的。在稀疏的交通环境下通过扩大传输范围可以增加通信链路的持续时间，然而较大的车辆传输范围将会产生高水平的干扰和较高的网络开销。因此在城市交通环境中，选择适当的车辆传输范围是十分重要的。目前链路可靠性模型的重点应用在高速公路场景中，在本发明中创新性的将其优化为适用城市场景中，以增强通信链路的可靠性。

发明内容

本发明提供了一种基于自适应功率的车载网可靠通信方法，目的在于改善VANET中车辆结点在城市不同交通环境下的通讯状况。

在城市环境中，车辆节点固定的传输范围的，不能解决由于城市环境中的车辆密度分布不均匀在通信传输中带来的不利影响。在车辆密度较小时，即道路上的车辆较为稀疏的情况下，本地节点传输范围内的车辆很少，导致通信中断，增大传输范围有利于提高通信的连通性。由于在城市环境中的车辆高速移动导致VANET的拓扑快速变化，车辆之间的链路可靠性较差，所以在决策时采用链路可靠性模型。

本发明综合考虑车辆移动性信息，道路车辆密度信息，节点链路可靠性等方面的影响，提出一种适用于城市场景下的基于自适应功率的车载网可靠通信方法(ReliableRouting Protocol Based on Adaptive Power Control，APCRC)，根据道路上的车辆密度的不同动态的设置节点的传输范围，设置相应的传输功率。在节点决策时综合考虑链路可靠性和地理前进距离两方面的因素。如果还未找到合适下一跳节点，采用路由存储转发机制，提高转发率。

APCRC路由协议主要分为两个阶段：邻居节点发现阶段和数据包转发阶段，邻居节点发现过程中主要完成网络中节点捕捉与消息流交换，这些信息是判定最佳下一跳选择的参考。当网络中任意一个节点需要向目标节点发送数据时，则切换到数据包转发过程。数据发送阶段主要是将发送车辆的数据以最可靠的路径及高效率发送给接收车辆。APCRC路由协议流程如附图1所示。

本发明采用的技术方案是：

步骤一：首先采用动态广播机制，接收广播信息流更新直接邻居列表信息。

不同于以往经典路由协议中采用主动式固定周期信标交换机制，本发明采用一种动态信息流广播机制来维护实时性更高的直接邻居列表。动态信息广播机制是VANET中车辆节点通过定位导航设备获得各自节点的位置信息和驾驶信息后，传输范围内相邻车辆节点进行周期性信标信息交换，当每个车辆节点捕获一跳范围内各个车辆节点信息后，建立属于自己的直接邻居列表。当交通网络中有数据包需要传输的时候，再执行路由转发策略，从符合传输条件的直接邻居表中选择最优的下一跳转发节点。这个过程是数据包传输的基础，合理的信息广播机制将对VANET路由协议的性能产生重要的影响。

车辆节点在更新自身位置信息的同时周期性广播信息流，利用这一跳信息通知邻居节点。信息流周期对路由协议性能有一定影响，若广播周期较小，信息将会在短时间内不断更新，信息的出错率和路由开销将会变大；反之，若周期较大，则节点相关信息不能保证实时传递，影响下一跳或者多跳节点的选取。在动态信标交换机制中，信标广播的周期大小采用一种动态方法确定，如公式(1)所示，它受车辆节点速度影响。

当车辆速度小于一个预设最小值v_MIN时，广播周期时间为最大值T_MAX。当车辆速度大于一个预设最大值v_MAX时，广播周期时间为最小值T_MIN。当车辆速度在v_MIN+(i)step和v_MIN+(i+1)step之间时，则采用T_MIN+i·Thr来表示。Thr表示在该速度上选定的阈值，i表示在该速度上所选择的权重。

周围邻居节点接收到节点发送的广播信息流后，对相应信息进行添加或删除操作，以达到更新列表的目的。在此过程中记录邻居节点数量，获得这些信息后，这个邻居节点集合中的最佳节点被选取作为转发节点。VANET中剩余节点等待自身是否有数据需要传送给其他节点，同时检查自身是否成为转发节点进行数据转发，若上述两点都不存在，则该车辆节点将继续等待广播；如果有数据需要发送或成为转发节点转发，节点就会进入数据转发阶段。

步骤二：然后进行判断是否要转发数据包，如果要转发数据包，进入步骤三；否则返回步骤一，进入邻居节点发现阶段。

步骤三：接着进行车辆转发位置判定，要判断是否获得目标节点的信息，如果没有获得目标节点的信息，就要进入位置反馈系统来获取节点的位置信息，接着进入下一步；若已获得目标节点的信息，直接进入步骤四。

步骤四：判断目标节点是否在当前节点的通信半径内，如果在通信半径内的话，数据直接发送给目标节点，完成本次的路由转发；如果不在传输范围内，进入到步骤五。

步骤五：如果目标节点不在节点的传输范围内，根据本地车辆节点的密度选择节点的传输范围，Hello消息周期性发送给一跳内邻居节点的位置与速度信息，本地节点能够获得传输范围内邻居节点的车辆信息和道路信息，综合以上信息可得出当前道路上车辆节点的密度，然后根据车辆密度设置节点的传输范围。

在VANET中每个节点都会周期性向一跳范围内的邻居节点广播自己的Hello消息，Hello消息中包含该节点的道路地址(Road_ID)，车辆编号(Vechicle_ID)，车辆速度、方向、计数(count)等信息。当本地节点接收到邻居节点A发送的Hello消息时，首先根据已经收到的消息和此条Hello消息比较，若邻居节点集合中的N-neighbor_main_addr(第N个邻居节点的主地址)与邻居节点A中的main_addr(节点A的Hello消息的主地址)相同时，则说明本地节点已经收到过邻居节点A的Hello消息，此时更新本地节点的邻居节点集合中节点A的信息，同时刷新消息的有效时间。若邻居节点集合中的N-neighbor_main_addr(第N的邻居节点的主地址)与邻居节点A中的main_addr(节点A的Hello消息的主地址)不相同，则将节点A进入到本地节点的邻居节点集合中，同时计数加1(count++)，其中count代表本地节点的邻居节点的数量。

依靠本地节点密度的传输范围：

其中，是交通流量的理论常数，L是其车辆估计其初始本地车辆密度的路段长度，K为给定车辆的局部车辆密度，以道路上存在于其范围内的实际车辆数(AN)与当前传输范围内可能出现在道路上的车辆的总数(TN)的比来计算，即此处的AN即为count值。

步骤六：为响应不同的传输范围，根据以上的信息在TwoRayGround传播模型中，计算车辆节点的发送功率。

为了响应节点动态的传输范围，自适应的传输功率是必须的，传输功率的设置是与信道的传输模型有关的。

城市场景下，无线传播过程中信号受到各种障碍物、地面反射和大气折射的影响，会产生经过不同路径到达接收端的信号，这种由多径信号相干叠加引起的衰落称之为“多径”衰落，也称之为小尺度衰落。特别是在交叉路口处两移动车辆节点间的VANET网络无线通信传输中，这类小尺度衰落会降低接收端信号的能量。多径衰落中的地面反射(双线)模型在长距离的无线传输中被广泛应用，且精确度高，它指的是两个移动节点间存在两条路径，一条是两者间的直线传播路径，另一条是反射路径，这一特性与上节中提到的城市传播模型中LOS与NLOS两类传输路径相符合。因此在本发明中采用TwoRayGround模型(双反射模型)。本发明将传输范围作为参数传递给函数TwoRayGroundPower()，返回用于传输的新的功率的值。

步骤七：根据车辆节点的在道路上的位置，选择适当的链路可靠性模型，当车辆在道路段时，选择基本的链路可靠性模型；当车辆节点道路交叉口时，选择正交速度小链路模型。

在APCRC协议中，在曼哈顿模型中，将每一条道路都存在一个道路编号将其写入到地图中，如附图2所示，城市VANET中每一辆车辆通过定位系统获知自身位置，根据自身位置在现有地图中查询，就会知道自己所在道路的标号，并周期性地广播给邻居节点。

附图2显示了5*5曼哈顿模型中道路编号，可以看到有25个交通路口。大写的数字表示路口的编号，用0-24来表示共有25个交通路口。小括号里数字表示街道号有十条街用0-9来表示。车辆节点就可以用三个数字来确定它的位置，第一个数字表示前一个路口的编号，第二个数字表示后一个路口的编号，第三个表示所在街道号。发送节点q_i的邻居节点集合中如果存在道路编号与q_i的道路编号不同，就认为当前节点处在交叉路。如果q_i中所有的道路标号与邻居节点集合的道路标号都相同，则认为当前节点在同一道路上。

步骤八：根据步骤六，如果当前节点在同一条道路上，即转发车辆在路段上，采用基本的节点链路可靠性模型。

本发明将一维道路上的分析模型扩展到具有正交交叉的道路上。在决定数据传播的可靠性因素占链路持续时间是最重要的因素之一，本发明使用链路的持续时间分布来描述链路的可靠性。

基本链路可靠性模型如下：

R(L)＝P{t+T_p时刻链路持续可用|t时刻链路持续可用} (3)

其中L代表特定的链路，R(L)代表链路的可靠性，T_p预定义的时间间隔来更新模型。

在城市环境中，相对速度的方向可以分为三种情况：平行，正交和其他任意角度。下面给出平行速度的链路的可靠性模型。

假设速度满足正态分布，其概率密度函数为：

假设两辆车的速度分别为v₁和v₂，并且都服从正态分布，则他们的相对速度为Δv＝v₂-v₁，也服从正态分布规律。考虑到传输范围的边界，一辆车可以与另一辆车通信的范围为[-R,+R]，最大的传输范围为2R，则链路的持续时间T：

本发明得到如下的链路可靠性模型：

以上公式(6)可以使用高斯误差函数Erf计算。

步骤九：根据步骤六的信息如果车辆在道路的交换交叉口，采用转发正交速度下的链路可靠性模型。

如果在交叉口的四个方向上都相似，如图5所示。本发明假设两个正交方向上的速度分布是相同的。按照瑞利分布的定义，如果二维矢量的正交分量不相关，正态分布具有相同的方差，并且均值为0，矢量的大小满足瑞利分布。通过进一步假设两个方向的速度是不相关的，相对速度v的概率密度函数是：

链路可靠性R(L)可以使用公式(6)计算得出。T_dur为如下所示：

步骤十：综合节点的链路可靠性和地理前进距离及竞争窗口的大小等因素为计算邻居节点设置定时器，邻居节点将根据等待定时器来分布式的进行转发决策。在所有邻居节点中的拥有最高优先级的节点将最先发送数据包。

接收节点车辆V_r相对与发送节点车辆V_s的地理前进距离为D_r：

D_r＝d_{s,d_in}-d_{r,d_in} (9)

其中d_{s,r_in}表示发送节点车辆v_s沿发送方向达到当前街道的街道口距离，d_{r,d_in}表示接受节点车辆V_r沿发送方向到达当前街道的街道口距离。因此沿发送方向街道口更近的节点拥有更大的地理前进距离。

在基于DCF802.11最基本的无线信道接入模式中，当节点需要发送数据时(上层应用产生或者接收到来自邻居节点的数据包)，该节点将进入数据包到达状态(packet-arrival state)，在该状态下节点将在分布式帧间间隙(distributed inter-frame，DIFS)期间侦听信道状态，如果发现信道在DIFS期间处于连续空闲状态则直接发送数据包。如果节点在这期间意识到信道处于忙(busy)状态，则等待当前数据传输完毕后，产生0到竞争窗口CW之间的一个随机值，称为退避时间(back-off time)作为退避计时器的初始设置。从CW_min开始每当冲突发生一次竞争窗口CW值就会翻倍直到到达最大竞争窗口CW_max，因此该机制也称二元指数后退(binary exponential backoff)机制。

所以，当前竞争窗口的大小在一定程度上表征了当前节点所处的无限信道环境以及自身的数据流量特征。周围的数据流量越大则其竞争窗口也越大。车辆V_r竞争窗口CW的平均值：

CW_r＝β×CW_old+(1-β)×CW_current (10)

其中CW_r代表了车辆V_r在采样时刻经过平滑后的竞争窗口平均大小。CW_old代表了车辆上一时刻所维护的历史竞争窗口平均大小，CW_current代表了车辆在采样时刻时的瞬间竞争窗口大小。其中β在[0，1]中的任何的值，β的值越大表示竞争窗口的历史信息在路由策略中越重要。

当源节点以广播的形式发送数据包时，符合条件的邻居节点将根据各自的等待定时器来分布式的进行转发决策。更高优先级的节点具有更小的等待时间，在所有邻居节点中的拥有最高优先级的节点将最先发送数据包。本发明综合考虑地理前进距离，节点可靠性和竞争窗口大小三个因素来确定节点的等待计时器设置。

其中，D_r(max),L_r(max)和CW_r(max)分别为车辆节点V_r的最大地理前进距离(当前的通信半径)，节点链路的可靠性最大，最大竞争窗口大小。为三个路由度量的权重，T_max为最大的等待时间阈值，各个邻居节点将根据其计算的数据结果设置自身的等待定时器。

步骤十一：如果不存在最佳的下一跳，启动存储转发机制，等待固定时间间隔后，进行判断是否有效找到下一跳转发节点，如果找到有效的下一跳，进入步骤六；如果没找到有效的下一跳，丢弃数据包，向上层报告错误，路由过程结束。

存储转发机制来源于延迟容忍网络在车载环境中的应用，由于网络中节点间的通信链路的连接存在不确定性。在基于场景的微观转发机制中，有传输需求的节点可能在一段时间内都遇不到合适的下一跳节点来转发数据包，该节点陷入局部最优，此时启动存储转发机制，将需要发送的数据包进行短暂存储，缓存的数据包会随着车辆的移动方向进行传输，设置一个缓存时间，在等待该时间间隔后，本地车辆节点根据当前所处的位置重新启动相应的转发算法，以算法机制检查实时邻居中是否存在比本地存储节点更好的节点，若存在，则跳出局部最优状态，存储数据包的本地节点将数据包转发给查找到的节点；若不存在，则选择丢弃携带的数据包，自动返回一个错误报告，路由结束。

与现有技术相比，本发明的优势在于：

本发明针对VANET中城市环境下由于车辆移动速度过快导致的拓扑结构频繁变化，节点通信链路不稳定，进而导致数据包的投递率较低的问题而提出的，根据节点的车辆密度动态的更新车辆的传输范围，增强节点链路的稳定性，利用链路可靠性模型和节点的地理前进距离在邻居节点中选择出通信链路可靠并且距离目标节点更近的节点，在提高数据包投递率的同时保证传输时延。

附图说明

图1是本发明中的路由协议流程示意图；

图2是本发明中的道路ID示意图；

图3车辆位置分布示意图；

图4车辆分类信息表；

图5交叉路口上的车辆速度信息。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明：

本发明在NS-3网络仿真器中设计实现了APCRC协议，通过仿真平台与其他经典路由协议进行仿真比较，对提出的APCRC协议的路由性能进行验证。本发明提出的APCRC协议设计中主要分为以下六种机制：

1.动态信息流广播机制。本发明采用动态信息流广播机制使网络中每个节点在维护实时性更高的一跳邻居列表时，能降低路由开销。

2.车辆转发位置判定机制。该模块说明车辆的位置，进一步采取合理的转发机制。

3.针对当地的交通环境，采用基于密度的自适应功率控制方案，根据车辆密度动态的选择传输范围，保证通信链路的连通性，并对不同的传输范围进行传输功率的响应，以合理利用网络中的能量，保证VANET中的网络负载。

4.链路可靠性模型，本发明中将链路的可靠性模型应用在城市场景中，尤其是在道路交叉口中的可靠性模型。

5.邻居节点的退避定时模型，将本地节点链路的可靠性模型和地理前进距离综合考虑，做出各个邻居节点的定时器。

6.路由存储转发机制。本发明提供相应的路由恢复策略，提高转发的概率。

实施例：仿真过程中，首先使用Bonnmotion软件生成仿真所需要的曼哈顿移动模型，然后将产生的移动模型转换为移动追踪文件并导入到NS-3中，最后选择相应的路由协议，进行仿真参数设置并模拟仿真。本发明采用的仿真工具是Network Simulator 3和Bonnmotion对各个协议的路由性能进行仿真实验，在NS-3仿真平台下，使用Bonnmotion产生曼哈顿街道的曼哈顿街区模型，即5*5道路曼哈顿模型，存在4*4街区，仿真区域范围是2000m×2000m，在网络中车辆节点分别为50，100，150和200，车辆的速度分别为0，5m/s，10m/s，15m/s，20m/s，使用IEEE802.11p协议预仿真时间为200s，仿真时间600s，节点传输半径为250m，传输信息包的大小为512bytes，最大的等待时间为0.1s，DIFS为50μs。对经典协议进行仿真对比，得出对比结果。

在仿真实验中，本发明采用数据传输成功率和平均端到端延迟指标来衡量路由协议：

(1)数据投递成功率反映一个路由协议传输数据方面的能力，即可靠性。在本发明的仿真中定义仿真过程中单位时间内网络中所有目标节点成功接收到的数据包分组总数与所有源节点发送的数据包分组总数的比值为数据投递成功率，数据投递成功率PDR的值越高，代表路由协议的性能越好。

(2)平均端到端延迟反映了一个路由协议传输效率方面的高低，即有效性。在本发明的仿真过程中网络里所有数据包分组接收时刻与发送时刻时间间隔的累加和与分组个数的比值为平均端到端延迟，由于各种因素，端到端延迟是不可避免的，但是平均端到端延迟越小，表示数据包传输过程的效率越高，路由协议的性能也将更好。

Claims (8)

1.一种基于自适应功率的车载网可靠通信方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：首先采用动态广播机制，接收广播信息流更新直接邻居列表信息；

步骤二：然后进行判断是否要转发数据包，如果要转发数据包，进入步骤三；否则返回步骤一，进入邻居节点发现阶段；

步骤三：接着进行车辆转发位置判定，要判断是否获得目标节点的信息，如果没有获得目标节点的信息，就要进入位置反馈系统来获取节点的位置信息，接着进入下一步；若已获得目标节点的信息，直接进入步骤四；

步骤四：判断目标节点是否在当前节点的通信半径内，如果在通信半径内的话，数据直接发送给目标节点，完成本次的路由转发；如果不在传输范围内，进入到步骤五；

步骤五：如果目标节点不在节点的传输范围内，根据本地车辆节点的密度选择节点的传输范围，Hello消息周期性发送给一跳内邻居节点的位置与速度信息，本地节点能够获得传输范围内邻居节点的车辆信息和道路信息，综合以上信息可得出当前道路上车辆节点的密度，然后根据车辆密度设置节点的传输范围；

步骤六：为响应不同的传输范围，根据以上的信息在双反射模型传播模型中，计算车辆节点的发送功率；

步骤七：根据车辆节点的在道路上的位置，选择适当的链路可靠性模型，当车辆在道路段时，选择基本的链路可靠性模型；当车辆节点道路交叉口时，选择正交速度小链路模型；

步骤八：根据步骤六，如果当前节点在同一条道路上，即转发车辆在路段上，采用基本的节点链路可靠性模型；

步骤九：根据步骤六的信息如果车辆在道路的交换交叉口，采用转发正交速度下的链路可靠性模型；

步骤十：综合节点的链路可靠性和地理前进距离及竞争窗口的大小等因素为计算邻居节点设置定时器，邻居节点将根据等待定时器来分布式的进行转发决策，在所有邻居节点中的拥有最高优先级的节点将最先发送数据包；

步骤十一：如果不存在最佳的下一跳，启动存储转发机制，等待固定时间间隔后，进行判断是否有效找到下一跳转发节点，如果找到有效的下一跳，进入步骤六；如果没找到有效的下一跳，丢弃数据包，向上层报告错误，路由过程结束。

2.根据权利要求1所述的一种基于自适应功率的车载网可靠通信方法，其特征在于：步骤一中所述的动态信息广播机制是：车载自组织网络中车辆节点通过定位导航设备获得各自节点的位置信息和驾驶信息后，传输范围内相邻车辆节点进行周期性信标信息交换，当每个车辆节点捕获一跳范围内各个车辆节点信息后，建立属于自己的直接邻居列表，当交通网络中有数据包需要传输的时候，再执行路由转发策略，从符合传输条件的直接邻居表中选择最优的下一跳转发节点；

车辆节点在更新自身位置信息的同时周期性广播信息流，利用这一跳信息通知邻居节点；在动态信标交换机制中，信标广播的周期大小采用一种动态方法确定，如公式(1)所示，它受车辆节点速度影响。

当车辆速度小于一个预设最小值v_MIN时，广播周期时间为最大值T_MAX，当车辆速度大于一个预设最大值v_MAX时，广播周期时间为最小值T_MIN，当车辆速度在v_MIN+(i)step和v_MIN+(i+1)step之间时，则采用T_MIN+i·Thr来表示，Thr表示在该速度上选定的阈值，i表示在该速度上所选择的权重。

3.根据权利要求1所述的一种基于自适应功率的车载网可靠通信方法，其特征在于：步骤五中所述的Hello消息中包含该节点的道路地址，车辆编号，车辆速度、方向、计数信息，当本地节点接收到邻居节点A发送的Hello消息时，首先根据已经收到的消息和此条Hello消息比较，若邻居节点集合中的第N个邻居节点的主地址与邻居节点A中节点A的Hello消息的主地址相同时，则说明本地节点已经收到过邻居节点A的Hello消息，此时更新本地节点的邻居节点集合中节点A的信息，同时刷新消息的有效时间，若邻居节点集合中的第N的邻居节点的主地址与邻居节点A中节点A的Hello消息的主地址不相同，则将节点A进入到本地节点的邻居节点集合中，同时计数加1。

4.根据权利要求1所述的一种基于自适应功率的车载网可靠通信方法，其特征在于：步骤五中所述的设置节点的传输范围过程如下：

依靠本地节点密度的传输范围：

其中，是交通流量的理论常数，L是其车辆估计其初始本地车辆密度的路段长度，K为给定车辆的局部车辆密度，以道路上存在于其范围内的实际车辆数AN与当前传输范围内可能出现在道路上的车辆的总数TN的比来计算，即此处的AN即为count值，count代表本地节点的邻居节点的数量。

5.根据权利要求1所述的一种基于自适应功率的车载网可靠通信方法，其特征在于：步骤八中所述的基本的节点链路可靠性模型如下：

R(L)＝P{t+T_p时刻链路持续可用|t时刻链路持续可用} (3)

其中L代表特定的链路，R(L)代表链路的可靠性，T_p预定义的时间间隔来更新模型；

在城市环境中，相对速度的方向可以分为三种情况：平行，正交和其他任意角度，平行速度的链路的可靠性模型如下：

假设速度满足正态分布，其概率密度函数为：

假设两辆车的速度分别为v₁和v₂，并且都服从正态分布，则他们的相对速度为Δv＝v₂-v₁，也服从正态分布规律，考虑到传输范围的边界，一辆车可以与另一辆车通信的范围为[-R,+R]，最大的传输范围为2R，则链路的持续时间T：

得到如下的链路可靠性模型：

以上公式(6)可以使用高斯误差函数Erf计算。

6.根据权利要求1或5所述的一种基于自适应功率的车载网可靠通信方法，其特征在于：步骤九所述的正交速度下的链路可靠性模型如下：假设两个正交方向上的速度分布是相同的，按照瑞利分布的定义，如果二维矢量的正交分量不相关，正态分布具有相同的方差，并且均值为0，矢量的大小满足瑞利分布，通过进一步假设两个方向的速度是不相关的，相对速度v的概率密度函数是：

链路可靠性R(L)可以使用公式(6)计算得出，T_dur为如下所示：

其中v₁和v₂两辆车的车速。

7.根据权利要求1所述的一种基于自适应功率的车载网可靠通信方法，其特征在于：步骤十中所述的根据等待定时器来分布式的进行转发决策过程如下：接收节点车辆V_r相对与发送节点车辆V_s的地理前进距离为D_r：

D_r＝d_{s,d_in}-d_{r,d_in} (9)

其中d_{s,r_in}表示发送节点车辆v_s沿发送方向达到当前街道的街道口距离，d_{r,d_in}表示接受节点车辆V_r沿发送方向到达当前街道的街道口距离；

在基于DCF802.11最基本的无线信道接入模式中，当节点需要发送上层应用产生或者接收到来自邻居节点的数据包时，该节点将进入数据包到达状态，在该状态下节点将在分布式帧间间隙DIFS期间侦听信道状态，如果发现信道在DIFS期间处于连续空闲状态则直接发送数据包；如果节点在这期间意识到信道处于忙状态，则等待当前数据传输完毕后，产生0到竞争窗口CW之间的一个随机值，称为退避时间作为退避计时器的初始设置；从CW_min开始每当冲突发生一次竞争窗口CW值就会翻倍直到到达最大竞争窗口CW_max；

周围的数据流量越大则其竞争窗口也越大，车辆V_r竞争窗口CW的平均值：

CW_r＝β×CW_old+(1-β)×CW_current (10)

其中CW_r代表了车辆V_r在采样时刻经过平滑后的竞争窗口平均大小，CW_old代表了车辆上一时刻所维护的历史竞争窗口平均大小，CW_current代表了车辆在采样时刻时的瞬间竞争窗口大小；β在[0，1]中的任何的值，β的值越大表示竞争窗口的历史信息在路由策略中越重要；

当源节点以广播的形式发送数据包时，符合条件的邻居节点将根据各自的等待定时器来分布式的进行转发决策，更高优先级的节点具有更小的等待时间，在所有邻居节点中的拥有最高优先级的节点将最先发送数据包，等待计时器的设置综合考虑地理前进距离，节点可靠性和竞争窗口大小三个因素来确定；

其中，D_r(max),L_r(max)和CW_r(max)分别为车辆节点V_r的最大地理前进距离，即当前的通信半径，节点链路的可靠性最大，最大竞争窗口大小，为三个路由度量的权重，T_max为最大的等待时间阈值，各个邻居节点将根据其计算的数据结果设置自身的等待定时器。

8.根据权利要求1所述的一种基于自适应功率的车载网可靠通信方法，其特征在于：步骤十一中所述储存转发机制过程如下：将需要发送的数据包进行短暂存储，缓存的数据包会随着车辆的移动方向进行传输，设置一个缓存时间，在等待该时间间隔后，本地车辆节点根据当前所处的位置重新启动相应的转发算法，以算法机制检查实时邻居中是否存在比本地存储节点更好的节点，若存在，则跳出局部最优状态，存储数据包的本地节点将数据包转发给查找到的节点；若不存在，则选择丢弃携带的数据包，自动返回一个错误报告，路由结束。