面向车辆状态信息广播的功率控制算法

方案来解决VANET在不同的车辆节点密集程度下的通信问题[2]。

在VANET中，广播信息的覆盖范围需要有选择性地进行调整，这可以通过调整车辆节点的发射功率来实现。对于功率控制的研究，在移动自组织网络中已经比较成熟，但绝大部分的功率控制研究都是以最优化节点能量、寻找能量消耗最少的路由和延长网络使用寿命等作为研究的主要目的。相比传统的移动自组织网络节点，VANET中车辆节点只要行驶就能得到能量补充，因此以上那些目的不再是VANET功率控制的主要目标，这就使得传统的功率控制方法并不适合于VANET。基于VANET的功率控制研究应该是以提高网络通信性能、使信息能够快速有效的传输为主要目标。

文献[3]针对对向行驶车辆间视频数据传输问题，提出了一种基于通信连通性和视频数据流比特率自适应的功率控制算法，较大发送功率可抵抗信道衰落，较小发送功率则可以减少节点发送数据之间的碰撞，因此就在这两者之间运用启发式理念构建目标函数寻求发送功率的最优化。但本文的算法只定位在双向两车道的场景下，并且是对向行驶车辆间数据传输，其局限性较大。文献[4]通过功率控制解决了数据广播时的覆盖率问题。当节点可收到源节点信息但无法正确解码时，通过所提出的基于NACK （Negative Acknowledgement）反馈机制并结合功率控制，与即时邻居之间建立联系，寻求即时邻居的信息重传；当节点无法收到源节点信息，即处于空洞状态时，即时邻居通过接收信号强度预判周边空洞节点，从而即时转发信息，提高覆盖率。该算法更适用于紧急消息的发送，对于周期发送的车辆状态信息而言，只需覆盖附近车辆即可，无需长距离高覆盖率的转发。文献[5]将节点的发送功率设置为随机的，远距离的节点只能收到大功率发送的信号，而近距离的节点大功率和较小功率的信号均可接收，从而减小了远距离节点之间数据包的碰撞。信道的利用率和数据包的碰撞可通过改变发送功率的随机分布调整。该算法发送功率所遵循的随机分布是影响性能的关键，这需要具体场景的实测或者复杂的数据建模，无疑降低了算法的实用性以及自适应性。文献[6]针对紧急消息传播提出了单跳区域间快速转发与区域内广播重传相结合的机制，兼顾了信息传播速率以及覆盖率性能。在区域内广播重传机制中，节点通过检查信道占用率调节发送功率以提升数据包发送成功率。其功率控制的思想值得借鉴，但如何运用在短距离周期广播的车辆状态信息上还有待研究。文献[7]在分簇的VANET架构下提出基于非协作博弈的功率控制机制，实现了簇间和簇内通信性能的权衡。该机制为VANET功率控制开辟了一个新的视角，但在无分簇场景下的运用有待研究。文献[8]提出基于信道占用率检测的节点功率控制算法。不同场景下的最优信道占用率已载入节点的存储介质，节点使用不同的发送功率尝试，通过检测到的信道占用率反馈调整发送功率直到达到最优性能。然而实际中不同场景下信道是多变的，VANET拓扑也是不确定的，该算法的自适应性能还需进一步改进。文献[9]根据接收到邻居节点发射功率、相对速度、接收到最后一个包距离现在时间等信息给邻居节点标定度量值；而后对邻居节点依据度量值排序，再根据通信指标要求依排序筛选出要通信的节点，然后估算所需的发送功率。该算法的度量体系值得借鉴，但如何运用在周期状态信息上需要进一步研究。文献[10]主要研究在高速公路场景下，将车辆分簇后的路边单元（Road Side Unit， RSU）功率控制问题，以保障同向行驶车辆间的连通性。但RSU的布设将增大系统成本，在无RSU系统框架下车辆节点的功率控制问题并非本文研究重点。文献[11]兼顾驾驶员的反应时间以及车辆节点间通信冲突性能，提出了基于两类信标的发送功率控制机制。L信标用于大功率长距离发送，适用于安全应用，因此总是采用最大发送功率发送；S信标用于小功率短距离发送，适用于常规车辆信息应用，车速越快则发送功率越大，从而节点通信覆盖半径越大，以给驾驶员充足的反应时间。同时提出了新的队列中信标更新机制，保持信标信息的时效性。该机制对功率控制目的性的切入点值得借鉴，但节点的覆盖半径只是简单地与车速形成对应关系，通信方面性能的考量较少。文献[12]根据实际交通流数据得到流量分布，并且构建了信号传播模型，求得功率衰减和距离之间的关系；并在给定接收门限以及最大发射功率的情况下，仿真了不同传输距离对应的不同发射功率。其仿真结果值得借鉴，但针对周期状态信息如何自适应地调整发送功率有待进一步的研究。

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