VANET中利用空閑TDMA時隙協助發送數據的方法

陳振，韓江洪，楊勇，劉征宇，陸陽

（1. 合肥工業大學 計算機與信息學院，安徽 合肥 230009；2. 安徽大學 計算機教學部，安徽 合肥 230601)

1 引言

隨著嵌入式技術和無線通信技術的發展，車輛裝有不同的傳感器收集相關狀態信息，并通過車載通信模塊與其他車輛交換信息，從而產生了移動自組網(MANET, mobile ad hoc network)的一種新應用形態——車載自組網(VANET, vehicular ad hoc networks)[1]。VANET在行駛安全、交通優化和車載娛樂等方面有著重要的作用，它是智能交通不可或缺的部分，吸引了越來越多的研究機構和汽車廠商的注意[1～4]。

網絡拓撲的快速變化、無線傳輸的不可靠性、車輛間實時安全信息嚴格的時延限制和高可靠性要求是 VANET走向實際應用所面臨的諸多挑戰[1]。VANET的MAC層標準IEEE 802.11p以競爭的方式訪問無線信道，不能保證車輛及時可靠地訪問信道，從而不能保證車輛間實時安全信息及時可靠地傳輸[5,6]。此外，IEEE 802.11p不能對廣播信息進行確認，還會產生“信息碰撞”等問題[7]。為了避免VANET節點訪問信道的不確定性，文獻[8～11]基于TDMA(time division multiple access)方法提出了分布式 TDMA方法。在該方法中，信道以幀(frame)為單位在時間上進行分割，每一幀再分割成若干時隙(slot)，每個節點對應一個時隙，且只在自身對應時隙內發送數據，使節點以確定的方式訪問信道，消去了隱藏節點的影響[8～11]。

然而，無線信號衰減、車輛高速移動和車輛本身對無線信號的阻擋使VANET中的無線傳輸并不可靠[12]。在上述分布式 TDMA方法中，如果節點在當前對應時隙內發送數據失敗，即使當前幀還存在一定數量的空閑時隙，節點也必須等待下一幀的對應時隙才能重發數據。顯然，該方法沒有充分利用無線信道資源，且不能避免由于信道條件差所導致的分組丟失和網絡吞吐量下降問題。此外，由于間隔時間短，在下一幀的對應時隙內無線信道特性和條件幾乎保持不變，即使節點在該時隙內重發數據，目標節點也幾乎無法接收到數據，反而浪費了發送其他數據的機會。這種情況下，如果通過其他信道(如附近其他節點到目標節點的信道)來重發數據則會提高數據發送成功概率。雖然多樣性和信道編碼技術能夠修復信道并提高無線傳輸的可靠性和網絡吞吐量，但會帶來額外的設備和開銷[13]。為此，本文提出協同的TDMA方法(CoTDMA, cooperative TDMA)，通過利用節點的空閑TDMA時隙協助重發傳輸失敗的數據，以提高數據發送成功概率和網絡吞吐量。主要思想為：節點在其對應時隙內發送數據，由于無線傳輸的廣播特性，附近節點也接收到數據，如果數據發送失敗，則附近節點利用自身對應的空閑時隙協助重發數據。

2 CoTDMA

2.1 信道獲取

文獻[8]針對VANET應用場合提出了Ad Hoc MAC方法，該方法是一種分布式TDMA方法，基于單信道，有效地支持點到點和廣播通信方式。在Ad Hoc MAC中，信道以幀為單位在時間上進行分割，每一幀再分割成若干時隙。節點監聽信道，當監聽一次數據傳輸后，在分組頭的幀信息(FI, frame information)域中標注相關標志信息，這些標志信息反映了相鄰節點的時隙占用情況。各個節點通過交換分組頭的FI域，判斷出兩跳范圍內節點時隙占用情況，并選擇一空閑時隙作為自身對應的時隙。節點基于兩跳范圍內的時隙占用信息選擇時隙，且只在自身對應時隙內發送數據，避免了信息碰撞和隱藏節點的影響。該方法要求網絡實現精確的時間同步，以便節點能夠準確判斷幀和幀中每一時隙的起始時間。隨著導航系統的普及，車輛可通過導航系統中的GPS系統獲知自身的位置信息，并利用GPS脈沖信號實現時間同步。如果 GPS信號丟失，仍可利用GPS接收器中的振蕩器實現較長時間的同步[11]。文獻[9]結合了節點位置信息確定時隙。在文獻[9]中，相鄰節點對應了幀中相鄰時隙，放寬了對時間精確同步的要求。

此外，由于節點的相對移動，原來不在兩跳范圍內的節點彼此接近，會造成多節點訪問同一時隙問題，這種情況下，時隙訪問沖突節點必須再請求時隙[10,11]。文獻[10,11]基于 Ad Hoc MAC 提出了VeMAC方法，該方法把時隙分為3個不同的子集，分別對應了公路不同方向車輛和公路旁固定通信設備，減少了由于節點相對移動導致的時隙再請求次數。在單個信道上，與Ad Hoc MAC相比，VeMAC縮短了節點獲得時隙的時間[10]，提高了網絡吞吐量[11]。

需要指出的是，VeMAC是基于多信道的MAC層方法。該方法以分布式方式訪問控制信道，并基于控制信道以中心管理方式分配其他信道[10]，所以如何有效地訪問控制信道便成為VeMAC的關鍵問題。VeMAC基于改進的Ad Hoc MAC訪問控制信道[10,11]。本文用 VeMAC標識文獻[10,11]中改進的Ad Hoc MAC方法，不考慮多信道訪問部分。

在Ad Hoc MAC及其相關改進方法中，節點發送數據失敗時，必須等待下一幀的對應時隙才能重發數據，即使當前幀還存在一定數量的空閑時隙，本文將利用這些空閑時隙來協助發送傳輸失敗的數據。由于成本因素，特別在VANET走向實際應用的早期階段，大多車載通信設備都基于單個通信接口，這種情況下，采用多信道方式會增加系統的復雜性和實現難度，此外，有效的多信道訪問需要建立在有效的單信道訪問基礎上，所以現有的VANET研究大都基于單信道。本文基于單信道進行研究，并基于單位圓盤模型（unit disk model）來表示信道[14,15]。假設車輛都具有相同的無線一跳傳輸距離R。當車輛之間距離大于R時，車輛不能直接通信，當車輛之間距離小于或等于R時，在不考慮信息碰撞的情況下，設車輛能夠成功發送數據的概率為p。p越大，信道質量越好。在下面研究中，信道以幀為單位進行分割，每一幀再分割成若干時隙，且假設節點都通過VeMAC請求獲得時隙（不考慮節點請求時隙及相關問題，主要關注在已獲得時隙的節點間協作重發數據的方法）。通常幀的時間長度短（小于0.1 s），同一幀內各節點發送數據時，可以認為車輛是靜止的[16]。

2.2 協助發送數據

為了建立相關分析模型和對網絡性能進行比較，在節點獲得時隙后，主要考慮點到點的通信方式。

圖1為CoTDMA數據分組在MAC層結構，其中，PHY Header、MAC Header、Frame Information、Payload Data和CRC域與Ad Hoc MAC和VeMAC相同，域中的相關ID號(占2 byte)為節點標識。每個節點隨機產生自身的ID號，如果發現自身的ID號與其他節點的ID號相同，則更改自身的ID號。ID號比MAC地址短，在分組頭中采用ID號來標識節點有效地減小了數據分組大小[11]。為實現其他節點協助發送傳輸失敗的數據功能，在分組頭中增加COOP Header域，其中，Position為節點當前位置(采用經度和緯度表示，各占4 byte)，Source ID為待發送數據(Payload Data)的最初源節點ID號，ID-1、ID-2、…、ID-n為節點在上一幀中已成功接收數據的Source ID，n決定于節點在上一幀中已成功接收數據的時隙數（節點的上一幀為節點上一對應時隙到節點當前對應時隙間的所有時隙，不包括當前對應時隙。節點的當前幀為節點當前對應時隙到節點下一對應時隙間的所有時隙。它們都含有幀中固定的時隙數，不影響問題的分析和處理）。如果待發送數據的Source ID與當前節點的ID號相同，則表明待發送數據屬于當前節點，否則來源于其他節點（節點協助其他節點重發數據）。

圖1 CoTDMA數據分組結構

如圖2所示，源節點S發送數據到目標節點D。如果在D隨后發送數據的COOP Header域中包含S的ID號（即ID-1、ID-2、…、ID-n中包含S的ID號），則表明D已成功接收S數據，否則未成功接收數據。即通過分組頭中的COOP Header域，節點可以對已發送數據的接收情況進行確認。需要指出的是，即使節點在對應時隙內沒有數據需要發送，也要發送 Payload Data為空的虛擬數據分組(dummy packet)[9～11]。在分布式TDMA方法中，每個節點對應一個時隙，節點在自身對應時隙內發送虛擬分組不會產生與其他節點競爭信道的問題，也不會產生任何形式的信道擁塞，但能使VANET中的節點更好地協調分配時隙[9]。

圖2 S到D的數據傳輸失敗

圖3表示圖2中的節點H2協助S發送數據的過程。圖3(a)表明，節點H1、H2、H3在S的一跳傳輸范圍內，當S發送數據到D時，如果它們接收到S數據，將數據保存在自身的緩存中(H1、H2、H3可通過分組頭中的 MAC Header域獲知數據發往的目標節點)；圖3(b)表明，在H2時隙到來前，如果H2接收到D的數據，但在其COOP Header域中沒有發現S的ID號，則H2判斷出D沒有成功接收到S數據；圖3(c)表明，在H2時隙到來前，H2沒有偵聽到其他節點協助發送S數據，且在自身對應時隙內沒有數據需要發送，則H2在其時隙內協助S重發數據。H2發送完S數據后，附近其他節點偵聽到H2已協助重發S數據，這些節點不再協助重發S數據。

源節點S發往目標節點D的數據傳輸失敗時，S的當前幀中能夠協助S重發數據的節點稱為S的協助節點。綜上，在S發送數據失敗時，如果滿足下面條件，則節點H2能成為S的協助節點。

1) H2成功接收到S數據。

2) H2在當前幀中的對應時隙在D后面（D在其時隙內發送數據后，H2才能通過其分組頭中的COOP Header域判斷D是否成功接收S數據）。

3) H2在其對應時隙內沒有數據需要發送。

4) H2在S的一跳傳輸范圍內且與目標節點D在S的同側（如圖2所示）。

S的一跳范圍內且與目標節點D異側的節點到D的范圍包含了S到D的范圍，且數據傳輸方向相同，所以這些節點到D與S到D有著相似的信道特性和條件(S到D的數據傳輸已失敗)，且間距更大，因此，這些節點能夠成功協助S重發數據的概率小。選與D同側的節點為協助節點不但避免了上述情況，而且這些節點到 D的平均間距較小。H2通過GPS系統獲知自身的位置信息，從S、D的數據分組頭中獲知 S、D的位置信息(分組頭中的Position域保存了節點位置信息)，基于這些節點的位置信息，H2判斷自身是否位于S的一跳范圍內且與D同側。

S可能有多個協助節點，在第一個協助節點協助S重發數據后，其他協助節點偵聽到第一個協助節點重發的S數據，這些節點不再協助重發S數據。

CoTDMA僅利用協助節點的空閑時隙重新發送傳輸失敗的數據，開銷小，沒有影響到網絡中的正常數據傳輸。

圖3 H2協助S發送傳輸失敗的數據

2.3 COOP Header域開銷

COOP Header域包含了節點當前位置、待發送數據的最初源節點 ID號以及在上一幀中已成功接收數據的源節點 ID號。下面通過 NS2仿真分析COOP Header域開銷(仿真參數的設置見第4節)，圖4給出仿真結果。

圖4(a)表明，在一跳傳輸范圍固定時(200 m)，隨著公路車輛密度的增加，COOP Header域開銷占用的最大時隙時間比例不超過 3%。圖 4(b)表明，在公路車輛密度固定時(0.03車/米)，隨著一跳傳輸范圍的增加，COOP Header域開銷占用的最大時隙時間比例不超過5%。通常情況下，COOP Header域開銷占用的時隙時間比例小于3%，沒有影響到網絡中正常數據傳輸，因此，本文不考慮 COOP Header域開銷的影響。

需要指出的是，根據交通流相關理論，車輛密度越大，車輛速度越小[17]。在車輛密度非常大的情形下，車輛速度非常小，車輛之間形成的網絡可當成靜態網絡來處理[18]。

圖4 COOP Header域開銷占用的時隙時間比例

3 吞吐量分析

無線一跳傳輸范圍遠大于公路寬度，VANET可當成線狀網絡[1,6,15]。本文基于VANET的線狀結構分析VeMAC和 CoTDMA的性能。下面以圖2中的場景來分析2種方法的幀中數據發送成功概率和網絡吞吐量，其中，網絡吞吐量定義為幀中能夠成功發送數據的時隙數與每幀時隙數的比值[16]。

車輛在公路上服從泊松分布[6,15]。設車輛平均密度為β(每米車輛數)，則長度是l的公路上有i輛車的概率為

無線一跳傳輸范圍為R，節點前后一跳傳輸范圍內的鄰居節點數Nn等于j的概率為(Nn包括節點自身)

設每幀包含的時隙數為F。當Nn≤F時，節點在幀中都能對應一個時隙，當Nn>F時，最多有F個節點在幀中有對應時隙。為了獲得穩定的MAC層性能，F需要滿足下面條件[16]

3.1 VeMAC吞吐量

設pd為節點在其對應時隙內需要發送數據的概率，Fd為幀中需要發送數據的時隙數。當Nn=j時，Fd均值為

其中，pc為信息碰撞概率。由2.1節知，pc為0，所以ps=p。

綜上，VeMAC在幀中能夠成功發送數據的時隙數Fs均值為

VeMAC的網絡吞吐量為

3.2 CoTDMA吞吐量

當S到D的數據傳輸失敗時，在S一跳傳輸范圍內且與D同側的其他節點將協助S重發數據，設期間的節點數為NR，則

S發送數據失敗時，當前幀可能存在S的協助節點來重新發送S數據。所以，CoTDMA的幀中數據發送成功概率為（S所有協助節點都在S一跳傳輸范圍內且與目標節點D同側，假設所有其他協助節點都能偵聽到第一個協助節點重發的S數據，這些節點不再協助重發S數據）

4 網絡仿真

用NS2仿真一段公路車輛行駛場景。公路有2條車道，分別對應了公路不同方向。車道上車輛服從泊松分布，設每車道的車輛密度為βl，則公路車輛密度β=2βl。無線信道采用車輛專用短程通信標準(DSRC, dedicated short range communication)參數，其中，工作頻段為DSRC 5.9 GHz，數據傳輸速率為24 Mbit/s[9]。幀中的時隙數F為80，時隙時間長度為1 ms。VeMAC把時隙分為3個不同的子集，分別對應了公路不同方向車輛和公路旁固定通信設備。本文不考慮公路旁固定通信設備，每車道對應的時隙數為40。

4.1 網絡吞吐量仿真分析

下面在不同的參數下比較VeMAC和CoTDMA的數據發送成功概率和網絡吞吐量。仿真結果取50次均值，每次抽取105幀的仿真數據進行統計，圖5到圖7給出仿真結果。VeMAC的數據發送成功概率決定于信道質量(p)，CoTDMA的數據發送成功概率除決定于信道質量外，還受到車輛密度(β)、數據發送概率(pd)和一跳傳輸范圍(R)的影響。圖5到圖7表明，相對于VeMAC，CoTDMA能顯著提高數據發送成功概率和網絡吞吐量。節點在當前對應時隙內發送數據失敗時，VeMAC必須等待節點下一幀的對應時隙才能重發數據，而 CoTDMA能利用當前幀中其他節點的空閑時隙重發數據，提高了幀中的數據發送成功概率，從而提高了網絡吞吐量。

在數據發送概率(0.8)和一跳傳輸范圍(400 m)固定時，圖5(a)表明，車輛密度越大，一跳傳輸范圍內的節點越多，能夠協助發送數據的節點就越多，CoTDMA的數據發送成功概率就越大；圖5(b)表明，車輛密度越大，一跳傳輸范圍內的節點越多，2種方法的吞吐量就越大。

在車輛密度(0.04車/米)和一跳傳輸范圍(400 m)固定時，圖6(a)表明，數據發送概率越大，幀中擁有空閑時隙的節點就越少，能夠協助發送數據的節點就越少，CoTDMA的數據發送成功概率就越小；圖 6(b)表明，數據發送概率越大，幀中需要發送數據的時隙就越多，2種方法的吞吐量就越大。

在車輛密度(0.04車/米)和數據發送概率(0.8)固定時，圖7(a)表明，一跳傳輸范圍越大，一跳傳輸范圍內的節點就越多，能夠協助發送數據的節點就越多，CoTDMA的數據發送成功概率就越大；圖7(b)表明，一跳傳輸范圍越大，一跳傳輸范圍內的節點就越多，2種方法的吞吐量就越大。

圖5到圖7表明，2種方法的數據發送成功概率和網絡吞吐量都隨著p值的增大而增大。p為0時，信道質量差，所有數據發送都會失敗，2種方法的數據發送成功概率和網絡吞吐量均為0；p為1時，信道質量好，所有數據發送都會成功，2種方法的數據發送成功概率為1，網絡吞吐量也相同。

圖5 在一跳傳輸范圍和數據發送概率固定時，在不同的車輛密度下比較2種方法的數據發送成功概率和網絡吞吐量

圖6 在車輛密度和一跳傳輸范圍固定時, 在不同的數據發送概率下比較2種方法的數據發送成功概率和網絡吞吐量

圖7 在車輛密度和數據發送概率固定時，在不同的一跳傳輸范圍下比較2種方法的數據發送成功概率和網絡吞吐量

4.2 車輛間實時安全信息傳輸仿真分析

在VANET安全業務中，協作碰撞避免（CCA,cooperative collision avoidance）是一類重要的應用[18]。當碰到緊急情形時，車輛向后方車輛發送預警信息（WM, warning messages）分組來避免車輛發生碰撞。如果車輛接收到WM分組，且WM分組來自前方車輛，則繼續發送該分組，否則忽略該分組[18]。下面仿真分析IEEE802.11p和CoTDMA的WM分組傳輸性能。IEEE802.11p通過EDCA訪問信道[6]，WM分組對應較小的競爭窗口和AIFS值，相對于其他類型的數據分組，WM分組優先訪問信道。在仿真中，WM 分組頭中含有發起該分組的節點 ID號、分組序號、生存時間（TTL, time-to-live）和位置等信息，其中，發起WM分組的節點ID號和分組序號用來區分不同的 WM 分組，TTL用來控制WM分組的傳輸范圍（TTL值設為10，WM分組每轉發一次，TTL值減1，當TTL值為0時，節點不再轉發WM分組）。最前方節點每秒產生并發送5個WM分組（大小為600 byte），第一個WM分組對應的序號為1，以后每產生一個新WM分組，對應的序號累加1。2種方法的數據中繼方法如下。節點接收到 WM 分組時，如果滿足下述條件：1)WM分組來自前方節點；2) WM分組的TTL值大于 0；3)未發送過同一 WM 分組，則繼續發送該WM分組，否則發送其他類型的數據分組(如果存在其他類型的數據分組需要發送，大小為1 200 byte)。在下面仿真中，一跳傳輸范圍R為400 m，無線信道質量p為0.8，車輛每秒平均發送10個其他類型的數據分組。

圖8為在同一車道上相距2 km的車輛間2種方法的 WM 分組平均傳輸時延比較。對于IEEE802.11p，在車輛密度較小時，節點訪問信道的平均時延小，WM分組的傳輸時延小；車輛密度增大時，同時競爭信道發送WM分組的節點增多，產生的信息碰撞和數據分組重發次數迅速增多，導致信道感知時間和WM分組的傳輸時延迅速增大。在車輛密度較大時，IEEE802.11p不能滿足WM分組的傳輸要求。對于CoTDMA，在不同的車輛密度下，節點訪問信道的平均時延為幀長一半，WM分組的傳輸時延基本保持不變，小于0.5 s，滿足了WM分組的傳輸要求。圖9為2種方法的開銷比較。在車輛密度較小時，2種方法的開銷相差不大，隨著車輛密度增大，CoTDMA開銷增大。IEEE802.11p開銷主要為一些控制開銷，如FCS、PLCP等，它們不隨著車輛密度的增大而增大。CoTDMA除了一些控制開銷外，還包括FI、COOP Header等開銷，它們包含了兩跳范圍內節點占用的時隙信息、已成功接收數據的源節點ID號等，對應的開銷隨著車輛密度的增大而增大。CoTDMA以一些開銷為代價使得節點以確定的方式訪問信道，并可以對已發送的信息進行確認，保證了車輛間實時安全信息及時可靠地傳輸。

圖8 IEEE802.11p與CoTDMA的WM時延大小比較

圖9 IEEE802.11p與CoTDMA開銷占用的時隙時間比例

在車輛密度不變時(0.06車/米)，圖 10為 500次仿真中IEEE802.11p和CoTDMA的WM分組時延分布比較。IEEE802.11p對應的時延分布在較廣范圍內(15 s)，CoTDMA對應的時延分布在1 s內。由于信息碰撞、信道感知和數據分組重發等因素，IEEE802.11p的信道訪問時延不確定，導致WM分組的傳輸時延不確定，分布在較廣范圍內。CoTDMA的信道訪問時延確定，所以WM分組的傳輸時延變化小，分布在較小的范圍內。圖 11為上述條件下不同位置車輛第一次接收的 WM 分組平均序號。對于 IEEE802.11p，信道訪問時延不確定，WM分組發送時間不確定，所以節點第一次接收的WM分組序號不確定。如距發起WM分組車輛800 m的車輛第一次接收的WM分組平均序號為1.6，該位置車輛第一次接收的WM分組序號有時為1，有時為2等。此外，由于大量的信息碰撞，序號為1的WM分組在距發起WM分組車輛平均900 m的位置丟失，序號為2的WM分組在平均1 300 m的位置丟失。對于CoTDMA，節點以確定的方式訪問信道，消除了信息碰撞等因素，所有車輛都能接收到序號為1的WM分組，且第一次接收的WM分組也是該分組。穩定的信息傳輸過程不但對于VANET安全業務信息至關重要，而且也能改善聲音、視頻等其他多媒體信息的傳輸性能。

圖10 IEEE802.11p與CoTDMA的WM時延分布比較

圖11 距發起WM分組車輛不同距離車輛第一次接收的WM分組序號

5 結束語

為避免VANET節點訪問信道的不確定性，文獻[8～11]基于TDMA方法提出了分布式TDMA方法，但該方法沒有利用被節點占用的空閑時隙，未能充分利用無線信道資源，且不能避免由于信道條件差所導致的分組丟失和網絡吞吐量下降問題。為此，本文在分布式 TDMA方法的分組頭中增加COOP Header域來確認數據發送情況，在確認數據發送失敗時，利用附近其他節點的空閑時隙協助發送傳輸失敗的數據。理論分析和仿真結果表明，由于利用了被節點占用的空閑時隙重新發送傳輸失敗的數據，文中方法顯著地提高了數據發送成功概率和網絡吞吐量。

仿真表明，雖然IEEE802.11p使車輛間實時安全信息能優先訪問信道，但多節點同時發送該類信息時，由于競爭信道帶來的不確定性，且平均時延較長，IEEE802.11p不能滿足該類信息的傳輸要求。文中方法以確定的方式訪問信道，保證了車輛間實時安全信息及時穩定地傳輸。

根據式(3)，為使MAC層性能穩定，分布式TDMA方法的幀中時隙數通常大于兩跳范圍內節點數目，這種情況下，幀中通常會多出沒有被節點占用的空閑時隙。本文已利用被節點占用的空閑時隙協助發送傳輸失敗的數據，如何進一步利用沒有被節點占用的空閑時隙為下一步研究方向。

[1] HARTENSTEIN H, LABERTEAUX K P. A tutorial survey on vehicular ad hoc networks[J]. IEEE Communications Magazine, 2008,46(6):164-171.

[2] SOK I S. Modeling emergency messaging for car accident over dichotomized headway model in vehicular ad-hoc networks[J].IEEE Transactions on Communications,2013, 61(2):802-812.

[3] KARTIK P, DIPAK G L, MICHAEL H Z,et al. Adaptive traffic signal control with vehicular ad hoc networks[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2013, 62(4):1459-1471.

[4] BEHNAM H, SHAHROKH V. Reliable periodic safety message broadcasting in VANETs using network coding[J]. IEEE Transactions on Wireless Communications, 2014,13(3):1284-1297.

[5] JIANG D, DELGROSSI L. IEEE 802.11p:towards an international standard for wireless access in vehicular environments[A]. Vehicular Technology Conference[C]. Calgary, 2008. 2036-2040.

[6] MA X M, ZHANG J S, YIN X Y,et al. Design and analysis of a robust broadcast scheme for VANET safety-related services[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2012, 61(1):46-61.

[7] WISITPONGPHAN N, TONGUZ O K, Parikh J S,et al. Broadcast storm mitigation techniques in vehicular ad hoc networks[J]. IEEE Wireless Communications, 2007, 11:84-94.

[8] BORGONOVO F, CAPONE A, CESANA M,et al. Ad Hoc MAC:new MAC architecture for ad hoc networks providing efficient and reliable point-to-point and broadcast services[J]. Wireless Networks,2004, 10:359-366.

[9] YU F, SUBIR B. Self-configuring TDMA protocols for enhancing vehicle safety with DSRC based vehicle-to-vehicle communications[J].IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2007, 25(8):1526-1537.

[10] OMAR H, ZHUANG W, LI L. VeMAC: a novel multichannel MAC protocol for vehicular ad hoc networks[A]. IEEE INFOCOM[C].Shanghai,China, 2011.413-418.

[11] OMAR H, ZHUANG W, LI L. VeMAC: a TDMA-based MAC protocol for reliable broadcast in VANETs[J]. IEEE Transactions on Mobile Computing, 2013, 12(9):1724-1736.

[12] BOBAN M, VINHOZA T, FERREIRA M,et al. Impact of vehicles as obstacles in vehicular ad hoc networks[J]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2011, 29(1):15-28.

[13] BRANTE G, SOUZA R D, GARCIA J. Spatial diversity using analog joint source channel coding in wireless channels[J]. IEEE Transactions on Communications, 2013, 61(1):301-311.

[14] ZHANG Z J, MAO G Q, ANDERSONS B D. Stochastic characterization of information propagation process in vehicular ad hoc networks[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2014, 15(1):122-135.

[15] ZHANG W X, CHEN Y, YANG Y,et al.Multi-hop connectivity probability in infrastructure-based vehicular networks[J]. IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 2012, 30(4):740-747.

[16] SAILESH B, THANAYANKIZIL L V, BAI F, ZHUANG W. Effects of time slot reservation in cooperative Ad Hoc MAC for vehicular networks[A]. IEEE ICC[C]. Budapest, 2013. 6371-6375.

[17] ARTIMY M. Local density estimation and dynamic transmission-range assignment in vehicular ad hoc networks[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2007, 8(3):400-412.

[18] TALEB T, BENSLIMANE A, LETAIEF K B. Toward an effective risk-conscious and collaborative vehicular collision avoidance systems[J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2010, 59(3):1474 -1486.