ICS35.ICS35.100.40CCSM10/22湖南省地方標(biāo)準(zhǔn)DB43/T2961—2024智能網(wǎng)聯(lián)車-車通信中繼節(jié)點(diǎn)選擇技術(shù)指南Technicalguidelinesofrelay-nodesselectioninvehicle-vehiclecommunicationforintelligentconnectedvehicles2024-05-13發(fā)布2024-07-13實(shí)施湖南省市場監(jiān)督管理局發(fā)布DB43/T29612024前言 III1范圍 13術(shù)語和定義 ——14符號和縮略語 ——24.1符號 ————24.2縮略語 ————2 26直道場景中繼節(jié)點(diǎn)選擇 2 ——26.2中繼節(jié)點(diǎn)選擇過程 26.3消息傳輸過程 36.4中繼節(jié)點(diǎn)信息格式 37十字形平面交叉路口場景中繼節(jié)點(diǎn)選擇 3 ——37.2中繼節(jié)點(diǎn)選擇過程 37.3消息傳輸過程 47.4中繼節(jié)點(diǎn)信息格式 48彎道場景中繼節(jié)點(diǎn)選擇 4 ——48.2中繼節(jié)點(diǎn)選擇過程 48.3消息傳輸過程 58.4中繼節(jié)點(diǎn)信息格式 59特殊場景中繼節(jié)點(diǎn)選擇 59.1場景概述 ——59.2中繼節(jié)點(diǎn)選擇過程 69.3消息傳輸過程 69.4中繼節(jié)點(diǎn)信息格式 6參考文獻(xiàn) 7DB43T2961—2024前言本文件按照GB/T1.12020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分:標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由湖南省交通運(yùn)輸廳提出并歸口。本文件起草單位:長沙理工大學(xué)、湖南紐曼車聯(lián)網(wǎng)科技有限公司、湖南省交通廳科技信息中心、湘江實(shí)驗室、湖南湘江智能科技創(chuàng)新中心有限公司、湖南恒茂高科股份有限公司本文件主要起草人:曹敦、王進(jìn)、常促宇、張依博、單新周、喬川龍、羅閏蘭、易國棟、湯強(qiáng)、王斌、茹佳、蔣宇晨、肖前暉、吳美華、谷寧、熊佳斯、王毓斌、楊逸帆。DB43T29612024智能網(wǎng)聯(lián)車車通信中繼節(jié)點(diǎn)選擇技術(shù)指南本文件提供了直道場景、十字形平面交叉路口場景、彎道場景和特殊場景下智能網(wǎng)聯(lián)車車通信中繼節(jié)點(diǎn)選擇的技術(shù)指南。本文件適用于安裝了定位導(dǎo)航系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)的車輛,在高速公路、城市道路和普通公路等道路指定場景中車車通信中繼節(jié)點(diǎn)選擇。2規(guī)范性引用文件本文件沒有規(guī)范性引用文件。3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1分割partition將通信范圍分成多個不重疊區(qū)域的過程。3.2迭代分割iterativepartitioning分割方式符合迭代方式的分割。指數(shù)分割exponentialpartitioning區(qū)域?qū)挾确现笖?shù)規(guī)律的分割。中繼節(jié)點(diǎn)relaynode用于距離太遠(yuǎn)而無法直接接收信息的車輛和消息源車輛之間傳遞信息的通信節(jié)點(diǎn)。信道阻塞信號blackburst在分布式處理中,用于協(xié)調(diào)各節(jié)點(diǎn)工作的單頻信號。消息傳播方向directionofmessagedissemination由消息源指向消息感興趣區(qū)域的方向。3.7最優(yōu)位置optimalposition發(fā)送方消息廣播方向上消息覆蓋比例最大的點(diǎn)。2DB43/T296120244符號和縮略語4.1符號下列符號適用于本文件。Bc競爭階段的信道阻塞信號(blackburstinthecontentionphase)Bp分割階段的信道阻塞信號(blackburstinthepartitionphase)Nc十字形平面交叉路口中繼節(jié)點(diǎn)(relaynodeatcrossroads)popt最優(yōu)位置(optimalposition)4.2縮略語下列縮略語適用于本文件。CTB清除廣播(clear-to-broadcast)EM緊急消息(emergencymessage)EPBP基于指數(shù)分割的廣播協(xié)議(exponentbasedpartitioningbroadcastprotocol)GIS地理信息系統(tǒng)(geographicinformationsystem)MiniDIFS最小分布式幀間空隙(minidistributeinterframespace)RTB請求廣播(request-to-broadcast)SIFS標(biāo)準(zhǔn)幀間空隙(standardinterframespace)本文件針對直道場景、十字平面交叉路口場景、彎道場景和特殊場景提供車車通信中繼節(jié)點(diǎn)選擇技術(shù)指南,采用迭代分割方式以使消息能覆蓋更廣的范圍。6直道場景中繼節(jié)點(diǎn)選擇車輛通信覆蓋區(qū)域近似為一個矩形區(qū)域的道路場景。6.2中繼節(jié)點(diǎn)選擇過程6.2.1發(fā)送節(jié)點(diǎn)(車輛)在等待MiniDIFS時間后,發(fā)送攜帶發(fā)送節(jié)點(diǎn)位置信息及最優(yōu)位置信息的RTB包,其中最優(yōu)位置為發(fā)送節(jié)點(diǎn)消息傳播方向上消息覆蓋道路中心線最遠(yuǎn)位置,見圖1的點(diǎn)popt。6.2.2在定位系統(tǒng)的支持下,所有接收到RTB包的節(jié)點(diǎn)(車輛),即在發(fā)送節(jié)點(diǎn)通信覆蓋范圍R內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)依據(jù)RTB中最優(yōu)位置信息,在等待Br時間后,對分割區(qū)域進(jìn)行迭代分割,初始的分割區(qū)域為發(fā)送節(jié)點(diǎn)的通信范圍。在每次迭代分割中,節(jié)點(diǎn)根據(jù)自己所處區(qū)域塊決定廣播信道阻塞信號的時刻,離最優(yōu)位置越近的區(qū)域塊內(nèi)的節(jié)點(diǎn)越早發(fā)送信道阻塞信號。6.2.3每次迭代分割時,所有節(jié)點(diǎn)在發(fā)送信道阻塞信號前偵聽信道,如未偵聽到信道阻塞信號,則在決定的時刻發(fā)送信道阻塞信號,偵聽到信道阻塞信號的節(jié)點(diǎn)退出中繼節(jié)點(diǎn)選擇。6.2.4新的迭代分割開始時,發(fā)送信道阻塞信號節(jié)點(diǎn)所在的區(qū)域成為新的分割區(qū)域,進(jìn)行分割,直到DB43/T296120243DB43T2961—2024迭代結(jié)束。6.2.5最后迭代中,發(fā)送過信道阻塞信號的節(jié)點(diǎn)成為候選中繼節(jié)點(diǎn),在時間窗中隨機(jī)選擇符合均勻分布的時長進(jìn)行退避,在退避時間結(jié)束立即發(fā)送CTB包對信道進(jìn)行競爭。最先且唯一發(fā)送CTB包的節(jié)點(diǎn)被選中為中繼節(jié)點(diǎn)。倘若有多于一個節(jié)點(diǎn)發(fā)送CTB包,則發(fā)生CTB沖突,所有候選中繼節(jié)點(diǎn)在等待B:時間后,進(jìn)行再次CTB競爭,直到CTB成功或重試次數(shù)達(dá)到上限。圖1直道場景中繼節(jié)點(diǎn)選擇方法6.3消息傳輸過程發(fā)送節(jié)點(diǎn)在收到中繼節(jié)點(diǎn)發(fā)送的CTB包并等待SIFS時間后,傳輸數(shù)據(jù)包,完成EM消息的傳遞,見圖2。6.4中繼節(jié)點(diǎn)信息格式通過EPBP協(xié)議來完成中繼節(jié)點(diǎn)選擇,實(shí)現(xiàn)消息的傳輸。EPBP協(xié)議見圖2。圖2EPBP協(xié)議7十字形平面交叉路口場景中繼節(jié)點(diǎn)選擇十字形平面交叉路口為2條道路的相交,有4條支路,機(jī)動車輛在這4條支路上行駛,車輛通信區(qū)域覆蓋的區(qū)域被描述為一個以車輛為圓心的正圓形。7.2中繼節(jié)點(diǎn)選擇過程7.2.1十字形平面交叉路口消息傳輸?shù)礁髦返闹欣^節(jié)點(diǎn)的選擇步驟包括2個階段,第1階段為路口階段,第2階段為支路階段,見圖3。7.2.2EM消息到達(dá)路口之前,可假定消息是在直的道路上通過多跳傳輸。每跳中,距離發(fā)送節(jié)點(diǎn)最遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)被選中為中繼節(jié)點(diǎn),并成為下一跳的發(fā)送節(jié)點(diǎn)。7.2.3在路口階段,以交叉路口中心位置為圓心(見圖3中點(diǎn)C),以車輛通信范圍的一半為半徑建立路口區(qū)域。將消息傳播方向上首次發(fā)現(xiàn)自己在路口區(qū)域的節(jié)點(diǎn)稱為獵節(jié)點(diǎn)(見圖3中NU)。以N為發(fā)送節(jié)點(diǎn),C為最優(yōu)位置,路口區(qū)域為分割區(qū)域,按6,2中設(shè)計的方法進(jìn)行迭代劃分,找到中繼節(jié)點(diǎn)Nco7.2.4在支路階段,N:尋找與NH在不同的3條支路上,在N:通信范圍內(nèi)找到離自己最遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)做中繼節(jié)點(diǎn)。采用6.2中設(shè)計的方法,在此過程中,最優(yōu)位置為N:通信范圍分別與3條支路中線的交點(diǎn),如圖3中DB43/T296120244popt_1、popt_2和popt_3,從c到各支路最優(yōu)位置的區(qū)域為分割區(qū)域,最終從中選出中繼節(jié)點(diǎn)RnRB_2,RB_3。圖3十字形平面交叉路口場景中繼節(jié)點(diǎn)選擇方法7.3消息傳輸過程采用6.3中的方法,進(jìn)行消息傳輸。7.4中繼節(jié)點(diǎn)信息格式路口階段和支路階毀均采取EPBP協(xié)議,通過迭代分割找出最佳中繼節(jié)點(diǎn)。EPBP協(xié)議見圖2。8彎道場景中繼節(jié)點(diǎn)選擇8.1場景概述8.1.1當(dāng)發(fā)送節(jié)點(diǎn)通信區(qū)域覆蓋的道路區(qū)域不近似為矩形時,判斷為彎道場景。8.1.2從發(fā)送節(jié)點(diǎn)到其通信范圍內(nèi)沿消息傳播方向道路最遠(yuǎn)點(diǎn)之間的路段完全在發(fā)送節(jié)點(diǎn)的通信范圍內(nèi)。8.1.3受彎道的形狀和信號傳播的限制,從發(fā)送節(jié)點(diǎn)到其通信范圍內(nèi)沿消息傳播方向道路最遠(yuǎn)點(diǎn)之間的路段的某些部分在通信區(qū)域外。8.2中繼節(jié)點(diǎn)選擇過程8.2.1在8.1.2描述情況下,以發(fā)送節(jié)點(diǎn)S消息傳播方向上消息覆蓋道路最遠(yuǎn)交點(diǎn)為最優(yōu)位置,將點(diǎn)S通信范圍內(nèi)所有車輛位置垂直映射到最優(yōu)位置指向點(diǎn)S的坐標(biāo)軸上(見圖4經(jīng)過點(diǎn)S的實(shí)線箭頭),以最優(yōu)位置到發(fā)送節(jié)點(diǎn)的連線為分割區(qū)域,采用6.2中設(shè)計的方法選擇中繼節(jié)點(diǎn)。DB43/T29612024DB43/T2961202458.2.2在8.1.3描述情況下,采用8.2.1過程選中中繼節(jié)點(diǎn)0作為發(fā)送節(jié)點(diǎn)再選擇下一跳中繼節(jié)點(diǎn)時,消息傳播方向及其反向(見圖4經(jīng)過點(diǎn)0的虛線箭頭)對應(yīng)兩組反向的最優(yōu)位置及分割范圍,繼續(xù)采用8.2.1方法進(jìn)行兩個方向上的中繼節(jié)點(diǎn)選擇。圖4彎道場景中繼節(jié)點(diǎn)選擇方法8.3消息傳輸過程采用6.3中的方法,進(jìn)行消息傳輸。8.4中繼節(jié)點(diǎn)信息格式彎道場景下中繼節(jié)點(diǎn)的選擇采取EPBP協(xié)議,通過迭代分割找出最佳中繼節(jié)點(diǎn)。EPBP協(xié)議見圖2。9特殊場景中繼節(jié)點(diǎn)選擇9.1.1當(dāng)僅有極少的節(jié)點(diǎn)(當(dāng)車輛泊松分布參數(shù)為0.001時)出現(xiàn)在發(fā)送節(jié)點(diǎn)附近時,稱為第一種特殊場景,發(fā)送節(jié)點(diǎn)在EM傳播方向上的分割區(qū)域?qū)ふ易顑?yōu)位置P,見圖5。圖5第一種特殊場景中繼節(jié)點(diǎn)選擇方法9.1.2如果僅在緊鄰發(fā)送節(jié)點(diǎn)的最終區(qū)域塊內(nèi)存在大量節(jié)點(diǎn)(當(dāng)車輛泊松分布參數(shù)為0.2時),這種場景會出現(xiàn)在消息傳輸方向上靠近發(fā)送位置有一車隊情況下,稱為第二種特殊場景,發(fā)送節(jié)點(diǎn)在EM傳播方向上的分割區(qū)域?qū)ふ易顑?yōu)位置P.,見圖6DB4