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专利号: 2014101331660
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-02-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种车载自组织网络中的基于链路持续时间的成簇方法,其特征在于:包括以下步骤:节点通过GPS及周期性的基本控制消息获取车辆节点的位置、速度、加速度、节点类型信息;

根据获取的节点位置、速度信息确定节点与邻居节点间的平均链路持续时间;

根据节点的历史邻居集合和当前邻居集合确定该节点的连通度;

根据节点间的平均链路持续时间和连通度的大小选取优先级最大的节点作为簇头;

根据节点的优先级选取仅次于簇头的节点成为备用簇头;

簇头向其簇内节点广播分簇控制消息,宣告自己成为簇头,簇内节点根据自己的位置和收到状态消息确定自己是簇内节点,并向簇头回复。

2.根据权利要求1所述的车载自组织网络中的基于链路持续时间的成簇方法,其特征在于:所述根据获取的节点位置、速度信息确定节点与邻居节点间的平均链接时间,具体为:节点i通过GPS获取当前位置Si、速度vi、加速度ai信息;

节点i通过周期性的基本控制消息获取邻居节点j的当前位置Sj、速度vj、加速度aj信息;

节点i根据下述公式计算与节点j能够通信的位置关系:

其中,t1表示两车从初始链接开始到具有相同的速度所需要的时间,

节点i根据下述公式计算与邻居节点j的链接时间:

节点i根据下述公式计算与邻节点间的平均链接时间:

其中:N为未确定状态的邻居节点数目,ti为当前节点与节点i(i=1,2,…,N)之间的链路持续时间,tmax为节点间的最大链路持续时间。

3.根据权利要求2所述的车载自组织网络中的基于链路持续时间的成簇方法,其特征在于:所述根据节点的历史邻居集合和当前邻居集合确定节点的连通度具体为:节点通过周期性地交互状态信息,记录t0时刻邻居节点集合N0(i),和当前时刻t1邻居节点集合N1(i),预测邻居节点变化频繁程度;

节点i根据下述公式计算与邻节点间的连通度:

其中:|N0(i)∪N1(i)|为节点在t0时刻和t1时刻所有邻居节点个数,|N0(i)∩N1(i)|为节点在t0时刻和t1时刻同时拥有的邻居节点的个数。

4.根据权利要求3所述的车载自组织网络中的基于链路持续时间的成簇方法,其特征在于:所述选取平均链路持续时间最高的节点作为簇头,包括:根据节点的平均链路持续时间确定节点的优先级,链路持续时间越大,节点连通度越小,则优先级越大,将具有最高链路持续时间的节点作为簇头,优先级仅次于簇头的节点成为备用簇头;

簇头向其簇内节点广播分簇控制消息,宣告自己成为簇头,簇内节点根据自己的状态确定自己是簇内节点还是备用簇头,并向簇头回复;

节点周围没有其他邻居节点,则该节点形成单独的簇,设定自己簇头。

5.一种车载自组织网络中簇的更新方法,其特征在于:具体包括:

簇头节点CH、簇成员节点CM和备用簇头BKCH根据自身位置的变化和优先级的变化进行更新;

簇头节点周期性的进行检测,如果簇成员CM的平均链路持续时间大于自身,则该成员节点成为簇头,并广播分簇控制消息,原簇头节点成为成员节点;如果簇头节点CH的平均链路持续时间仍为最大,则簇头节点只需维持自己的状态,更新其簇成员的速度、位置等信息;如果簇头节点没有收到某成员节点周期性的广播状态信息,那么簇头把该成员节点从它的成员表中删除;

如果超过10%的簇成员离开簇头的范围,但是没有离开备用簇头的范围,就把备用簇头转化为簇头;如果簇头进入到邻居簇头传输范围的1/3,就设定备用簇头为簇头,若备用簇头仍在邻居簇头传输范围的1/3,就发送最后一个信息,宣布合并到邻居簇,其他簇成员或者加入邻居簇,或者回到未定状态。

6.一种车载自组织网络中基于链路持续时间的簇MAC协议,其特征在于:包括:簇建立完成后,进入簇的稳定阶段,在簇的稳定阶段开始业务数据的收发;在分层网络中,簇头节点必须和自己簇内的普通节点保持时间上的同步,使数据有序的上传;

簇MAC协议中簇内节点采用CSMA/TDMA混合机制和簇头节点进行通信;

簇MAC协议中簇头节点采用CSMA/CA机制和邻居簇头进行通信;

簇MAC协议中根据簇间融合机制解决两个簇相遇时所产生的预约时隙分配冲突问题。

7.根据权利要求6所述的车载自组织网络中基于链路持续时间的簇MAC协议,其特征在于:在同步时段,簇头节点向簇内节点广播簇头控制消息,该消息为每个簇内节点分配与簇头通信的具体时刻,簇内节点根据簇头发布的控制消息,安排自己的活动,当需要自己通信就开启通信模块,不需求自己通信时,则关闭通信模块进入休眠状态。

8.根据权利要求7所述的车载自组织网络中基于链路持续时间的簇MAC协议,其特征在于:簇头向簇内成员节点广播TDMA通信时隙表,簇成员收到广播后,在属于自己的时隙内竞争信道,向簇头发送监测到的数据;

簇头负责接收簇内节点发送来的数据和对收到的簇内信息进行融合,并与相邻簇头进行通信;簇头生成的时间帧,由若干个时隙和一个广播时隙组成;在每个时间帧内,簇内成员各分到一个时隙,成员节点只有在自己的时隙内才能优先占用信道向簇头发送数据;簇头在广播时隙中发布下一轮时隙的分配、新的时钟同步信号,簇内成员节点都处于侦听状态,完成与簇头的通信,并更新时隙和时钟。

9.根据权利要求8所述的车载自组织网络中基于链路持续时间的簇MAC协议,其特征在于:簇头收到簇内节点发送的信息后,采用CSMA/CA机制实现与邻居簇头之间的通信;

簇头在发送数据前,向下一跳邻居簇头先发送请求帧,其邻居簇头收到RTS后发送CTS进行应答,簇头发送数据给邻居簇头,当邻居簇头收到数据包后,向源簇头发送ACK帧确认数据包被正确接收;其他邻居簇头侦听到RTS或CTS后等待,直到本次数据包发送结束后在竞争信道。

10.根据权利要求9所述的车载自组织网络中基于链路持续时间的簇MAC协议,其特征在于:根据节点在簇中的不同位置将节点分为三种不同的角色:簇头前节点、簇头节点和簇头后节点;不同位置的节点在选择自己的预约时隙时采用不同的规则,如果节点选择预约时隙n作为自己的基本时隙,则簇头前节点要求n%2=0,簇头后节点要求n%2=1;

两簇相遇之后,首先相遇的两个节点如果发现两个簇内时隙分配有冲突的情况就在自身的FI中将相应的时隙设为空闲,通知冲突的节点申请新的时隙以解决时隙分配冲突,实现簇的融合。