一种基于802.11p与LTE/LTE-A的车联网消息传播方法技术

本发明专利技术涉及一种基于802.11p与LTE/LTE-A的车联网消息传播方法，GPS信息采集模块采集本车行驶速度、运行方向和位置信息，同一路段中相同行驶方向车辆的802.11p通信模块与位于其有效通信范围内的802.11p通信模块组成了自组织网络，自组织网络中的车辆组成了车簇，簇首每隔预定的时间间隔将安全消息发送给LTE/LTE-A基站，LTE/LTE-A基站更新车簇道路表；在紧急情况下，同一车簇内的车辆使用802.11p通信模块进行消息广播，簇首将消息发送给LTE/LTE-A基站，LTE/LTE-A基站按车簇道路表广播消息给相关车簇的簇首。与现有技术相比，本发明专利技术具有可实施性强、部署成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于802.11p与LTE/LTE-A的车联网消息传播方法
本专利技术涉及车联网
，尤其是涉及一种基于802.11p与LTE/LTE-A的车联网消息传播方法。
技术介绍
车载自组织网络(VANET)，是一种自组织、结构开放的车辆间通信网络，是一种特殊的MANET(MobileAdhocNetworks，移动自组网)，可以适应不断变化的网络拓扑结构，为道路车辆之间、车辆与路边固定接入点之间提供通信。VANET在ITS(IntelligentTransportationSystem，智能交通系统)中起着很重要的作用，其目标是作为未来ITS的基础部分，通过车与车、车与路边节点的通信构成统一的无线通信网络，用于传递辅助驾驶或避免事故的实时信息，也可提供娱乐信息、Internet接入等数据服务。802.11p是一个从IEEE802.11a协议扩充而来的通信协议，以支持高速移动环境下中车与车、车与路边单元进行通信。为了适应高速移动环境下动态时变的快衰落信道以及信号的频率选择性衰落、多普勒频移与多径传播造成严重的干扰，802.11p通过扩大数据帧的保护间隔，使得能容纳的均方根时延(RMS)更大，完全适合于高速移动环境下的通信应用。802.11p的优势在于能够降低部署成本，提高带宽、实时收集交通信息等。但是，由于其有限的无线电范围内，没有一个普遍的路边通信基础设施，802.11p只能提高间歇性和短暂的V2I连接。正是由于上述不足推动了LTE/LTE-A作为潜在的接入技术进入车联网。LTE(LongTermEvolution，长期演进)是由3GPP组织制定的UMTS技术标准的长期演进。LTE系统引入了OFDM和多天线MIMO等关键传输技术，显著增加了频谱效率和数据传输速率，其下行频谱效率将提高3-4倍，上行2-3倍；峰值速率下行达到100Mbps，上行50Mbps。支持多种带宽分配，频谱分配更加灵活；改善小区边缘用户的性能；提高小区容量；支持100km半径的小区覆盖；降低系统延迟，能够为350km/h高速移动用户提供大于100kbps的接入服务。LTE无线网络架构更加扁平化，减小了系统时延，降低了建网成本和维护成本。在V2V(车对车，Vehicle-to-Vehicle)通信中，通过车辆间互相传递事故信息支持车辆防碰撞和道路安全是其最为重要的服务应用之一。根据车辆跟驰模型可知在相对车辆密度较低的道路上存在着较大的网络割裂可能，虽然目前VANET中有众多路由机制支持短时间内迅速组网并及时准确地在车簇中传递事故信息的能力，但对于道路上出现事故后如何及时将事故信息传播到因网络割裂而存在于其他子网中的车辆的情况依旧无能为力。在智能交通迅速发展的今天，这是一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于802.11p与LTE/LTE-A的车联网消息传播方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于802.11p与LTE/LTE-A的车联网消息传播方法，其特征在于，车载终端的GPS信息采集模块采集本车行驶速度、运行方向和位置信息，同一路段中相同行驶方向车辆的802.11p通信模块与位于其有效通信范围内的802.11p通信模块组成了自组织网络，各个不同自组织网络之间存在网络割裂，自组织网络中的车辆组成了车簇，每个车簇选出一个簇首，同一车簇内的车辆使用802.11p通信模块进行消息广播，簇首每隔预定的时间间隔将安全消息发送给LTE/LTE-A基站，LTE/LTE-A基站对其有效覆盖范围内的所有道路建立初始道路表，当LTE/LTE-A基站收到的车簇发送的安全消息后，通过安全消息中所包含的位置信息将车簇与道路进行相关联，得到车簇道路表，并实时动态更新；在紧急情况下，对于同一车簇内的车辆使用802.11p通信模块进行消息广播，并由簇首将消息发送给所在范围的LTE/LTE-A基站；对于网络割裂环境下的其他自组织网络，LTE/LTE-A基站查询动态车簇道路表采取不同转发策略将安全消息发送给相关车簇的簇首，再由簇首通过802.11p通信模块通知其车簇内的车辆。当第一车簇中的某一车辆超出该车簇中任意一车辆802.11p通信模块的有效通信范围时，该车辆脱离第一车簇，并独自成为第二车簇；当该车辆又进入第三车簇中任意一车辆802.11p通信模块的有效通信范围时，则第二车簇与第三车簇合并为一个车簇。当两个车簇相遇时，通过选举算法合并为一个车簇。一个车簇有一个或者多个簇首候选车辆，每个车簇每隔一定时间通过将簇首候选车辆的LTE信号接收强度、802.11p无线范围以及簇中相对位置作为参选因素，选出新的簇首；当簇首离开车簇时，则立即选举新的簇首。针对不同道路车辆密度情况采取不同转发策略具体为，对于车辆密集地区，LTE/LTE-A基站只发送给其有效覆盖范围小区内的相关车簇；对于车辆稀疏地区或者两个LTE/LTE-A基站覆盖范围重合地区，LTE/LTE-A基站不仅将安全消息转发给本小区相关车辆，并将信息向周边LTE/LTE-A基站转发，再由周边LTE/LTE-A基站通知该周边LTE/LTE-A基站有效覆盖范围小区内的相关车簇，所述的车辆密集地区是指平均每两百米路段上至少有一辆正在行驶的汽车，所述的车辆稀疏地区是指平均每两百米路段上不足一辆正在行驶的汽车。所述的初始道路表包括道路的起始位置、起始位置的相关路段、结束位置及结束位置的相关路段，所述的车簇道路表在初始道路表的基础上增加了每条道路上的车簇，每个车簇包含有车簇的唯一识别码、车簇物理地址以及网络地址。所述的车载终端上设置有GPS信息采集模块、802.11p通信模块以及LTE/LTE-A通信模块，一条行车道路上布置了一个或多个LTE/LTE-A基站。所述的有效通信范围为50～300米。所述的预定的时间间隔为3次/每秒。与现有技术相比，本专利技术在紧急情况发生时，不仅可主动广播信息，防止车辆追尾事故，而且针对不同道路车辆密度情况采取不同转发策略，根据动态车簇道路表选取相关车簇簇首经过LTE/LTE-A基站广播信息，可有效避免事故后附近车辆突发性地大量占用LTE/LTE-A系统资源的情况发生，具有可实施性强、部署成本低等优点。附图说明图1为实施例一中车辆进入/离开车簇的示意图；图2为图1情况下LTE/LTE-A基站建立的动态车簇道路表；图3为实施例二中道路事故发生后消息传播示意图；图4为实施例三中十字路口事故发生后消息传播示意图。图中，M代表簇首，N代表簇首候选车辆，P代表802.11p有效通信范围。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的使用范围。实施例中采用的条件或限制可以根据具体实际情况作进一步调整，未注明的条件通常为常规的情况。实施例一：如图1所示，当车辆A3正常行驶在道路上时，车载终端上GPS信息采集模块实时地收集车辆运行过程中的方向以及位置信息，同时向周边位于802.11p通信模块有效通信范围内的车辆发送有自身相关信息的报文，包括位置、速度、LTE信号强度等。A1、A2在接收到该报文之后，发现与自身信息类似，则予以回复，而车辆C在接收到该报文后发现双方行驶方向相反，不予理睬。收本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于802.11p与LTE/LTE‑A的车联网消息传播方法，其特征在于，车载终端的GPS信息采集模块采集本车行驶速度、运行方向和位置信息，同一路段中相同行驶方向车辆的802.11p通信模块与位于其有效通信范围内的802.11p通信模块组成了自组织网络，各个不同自组织网络之间存在网络割裂，自组织网络中的车辆组成了车簇，每个车簇选出一个簇首，同一车簇内的车辆使用802.11p通信模块进行消息广播，簇首每隔预定的时间间隔将安全消息发送给LTE/LTE‑A基站，LTE/LTE‑A基站对其有效覆盖范围内的所有道路建立初始道路表，当LTE/LTE‑A基站收到的车簇发送的安全消息后，通过安全消息中所包含的位置信息将车簇与道路进行相关联，得到车簇道路表，并实时动态更新；在紧急情况下，对于同一车簇内的车辆使用802.11p通信模块进行消息广播，并由簇首将消息发送给所在范围的LTE/LTE‑A基站；对于网络割裂环境下的其他自组织网络，LTE/LTE‑A基站查询动态车簇道路表采取不同转发策略将安全消息发送给相关车簇的簇首，再由簇首通过802.11p通信模块通知其车簇内的车辆。

【技术特征摘要】
1.一种基于802.11p与LTE/LTE-A的车联网消息传播方法，其特征在于，车载终端的GPS信息采集模块采集本车行驶速度、运行方向和位置信息，同一路段中相同行驶方向车辆的802.11p通信模块与位于其有效通信范围内的802.11p通信模块组成了自组织网络，各个不同自组织网络之间存在网络割裂，自组织网络中的车辆组成了车簇，每个车簇选出一个簇首，同一车簇内的车辆使用802.11p通信模块进行消息广播，簇首每隔预定的时间间隔将安全消息发送给LTE/LTE-A基站，LTE/LTE-A基站对其有效覆盖范围内的所有道路建立初始道路表，当LTE/LTE-A基站收到的车簇发送的安全消息后，通过安全消息中所包含的位置信息将车簇与道路进行相关联，得到车簇道路表，并实时动态更新；在紧急情况下，对于同一车簇内的车辆使用802.11p通信模块进行消息广播，并由簇首将消息发送给所在范围的LTE/LTE-A基站；对于网络割裂环境下的其他自组织网络，LTE/LTE-A基站查询动态车簇道路表采取不同转发策略将安全消息发送给相关车簇的簇首，再由簇首通过802.11p通信模块通知其车簇内的车辆；针对不同道路车辆密度情况采取不同转发策略具体为，对于车辆密集地区，LTE/LTE-A基站只发送给其有效覆盖范围小区内的相关车簇；对于车辆稀疏地区或者两个LTE/LTE-A基站覆盖范围重合地区，LTE/LTE-A基站不仅将安全消息转发给本小区相关车辆，并将信息向周边LTE/LTE-A基站转发，再由周边LTE/LTE-A基站通知该周边LTE/LTE-A基站有效覆盖范围小区内的相关车簇，所述的车辆密集地区是指平均每两百米路段上至少有一辆正在行驶的汽车，所述的车辆稀疏地区是指平均每两百米路段上不足一辆正在行驶的汽车。2.根据权利要求1所述的一种基于802.11p与LT...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛小平，王骞，张芳，贾建华，曹巧慧，
申请(专利权)人：同济大学，
类型：发明
国别省市：上海;31