CN101573994A - 使用局部对等群组作为网络群组的路边网络单元 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种具有路边网络单元(RSU)及局部对等群组(LPG)的特别无线网络。所述LPG由多个移动车辆形成。所述LPG包括用于管理所述LPG的群组标头节点(GH)。所述GH选自所述移动车辆中的一者。所述LPG进一步包括从给定区域中的剩余移动车辆中指定的群组节点(GN)。不管是所述GH还是所述GN，所述移动车辆中的每一者使用基于从所述GH广播的第一控制包及从所述GN中的每一者广播的第二控制包创建的路由路径来与其它移动车辆进行通信。每一移动车辆使用基于由RSU广播的信标及来自所述移动车辆中的每一者的回复信号创建的路由路径来与RSU进行通信。所述RSU也可以是LPG的成员且充当GN或GH。

Description

使用局部对等群组作为网络群组的路边网络单元

技术领域

本发明涉及一种用于在移动环境中进行通信的网络。更具体来说，本发明涉及在路边网络单元与多个移动装置之间建立并维护网络以实现所述移动装置与所述路边网络单元之间及一个移动装置到所述网络内的另一移动装置的接近瞬时的通信。本发明进一步涉及一种用于特别车辆-路边及车辆-车辆联网的集成架构。

背景技术

无线技术在当今生活的所有方面中已变得很普遍，无论其是无线家用或办公网络，位于当地咖啡馆、快餐连锁店或旅馆中的所谓“热点”网络，或甚至全市性WiFi技术的实施。在社会中进行此无线技术推动的目的是提供对信息的可存取性并提高社会作为整体已通过广泛接受及利用计算机网络且尤其是因特网而享有的生产率。无线联网技术(例如，802.11a/b/g)允许启用WiFi的装置如同其在标准有线网络中一样彼此连接，而不受导线限制。不管人们在网络覆盖区域内所处的物理位置如何，人们均可自由地保持与网络连接。

鉴于此目标，若干城市已尝试为城市创建无线网络。举例来说，在2004年7月29日，密歇根州的大港市(Grand Haven)请求成为“美国第一WiFi城市”的荣誉，其全市性无线网络的实施覆盖城市的6平方英里且延伸进密歇根湖15英里。许多城市官员将WiFi视为基础设施必需品，就像下水道、电力、电话及运输一样，以吸引并保持商业往来。此类系统对于城市管理者的益处有许多，包括在城市雇工之间提供通信到详细地向公民提供公共服务公告、报告及其它有用信息。

在增强无线连接性的此种努力中，日常生活中的一个领域已经落后。除基本的卫星及蜂窝式电话系统以外，无线技术仍基本上尚未触及美国的道路及公路。然而，从美国道路上的无线网络技术实施中将会获得许多优点。其中最著名的是可中继到可受到直接影响的所有车辆的交通报告、安珀警戒(Amber alert)、气象报告等。

此外，联网的汽车共同允许中继关于一辆可能影响附近其它车辆的车辆的信息。举例来说，汽车可能突然刹车；可瞬时将此动作报告给正刹车的汽车后面的所有车辆，从而允许其它车辆的驾驶员在不太急迫的状态下采取必需的动作。此方面对于减少交通事故及交通拥挤具有明显的意义。此种类型的无线联网可出现在车辆安全应用的许多方面中，包括(但不限于)急迫道路障碍警告、十字路口坐标、隐藏车道警告、改道或合并帮助。

车辆安全通信(“VSC”)可大致分类成车辆对车辆通信及车辆与基础设施通信。在车辆对车辆通信中，车辆在不存在来自固定基础设施的支持的情况下彼此进行通信。当车辆在处于彼此的相同无线电测距内时或当可经由其它车辆进行多次-跳跃中继时，其彼此进行通信。在车辆与基础设施通信中，车辆在例如路边无线接入点等基础设施的支持下彼此进行通信。在此情况下，车辆也可只与基础设施进行通信。

为支持例如防止碰撞等各种VSC应用，关键的VSC性能要求包括低等待时间(大约100毫秒)及持续不变的通量(或等效地，成功接收到警告消息的相邻车辆的百分比)。

仅仅在移动车辆上安装无线天线并随后发射未协调的通信将不足以满足这些要求。具体来说，通过发射未协调的数据，无线电波将被多个消息所淹没，从而将因无线电带宽有限而造成无线电波干扰。

因此，这些车辆将干扰彼此的发射并彼此竞争用于发射的无线电带宽。此外，所有消息均将向四面八方传播而根本不考虑所需要的发射方向。另外，每一车辆将不与其它车辆的网络配置相匹配。

高流动性及缺乏固有关系使将车辆预先配置成车辆群组很成问题(例如，车辆预先不知道关于其邻近车辆的任何信息)。设立安全通信所必需的所有信息必须接近实时地在车辆之间进行交换，且群组中的车辆必须接近实时地自我配置使得安全通信能够发生。未协调车辆的高移动性意味着相邻车辆或车辆群组的频繁变化，并造成在车辆群组内使用支持服务器(用于移动性、地址、名称、媒体会话)方面的困难。这些关键差异使现有的战术性特别联网技术无法直接应用于车辆群组的安全通信。

因覆盖范围、数据流量及延迟等问题，使用在别处所采用的WiFi方法(例如，热点)不切实际。大城市周围的正常高峰时间通勤可使3车道公路的车辆密度高达每1200米长度600辆车辆。另外，所有这些车辆在以30到60mph的速率移动通过个别覆盖区域。大多数无线系统并不配备成在其网络中处置如此大的变化速率。

具体来说，当车辆进入覆盖区域时，需要对其加以识别并通过无线接入点或路由器向其发布配置指令。当车辆离开所述覆盖区域时，无线接入点或路由器将需要更新其记录以从其网络中移除所述车辆。因此，车辆通过特定覆盖区域的速度确定更新信息(例如，信号交换)需要由无线接入点或路由器进行广播并由测距中的所有车辆来响应的频率。所有这些车辆同时发射信息可很容易迅速吞没系统。

人们已作出多种努力来建立车辆对车辆通信网络。举例来说，车队网(FleetNet)及车辆间谈话2000(CarTalk 2000)两者均已开发出车辆对车辆通信网络。这两个系统使用每一车辆中的GPS系统来获得位置信息并路由消息。车队网系统使用基于位置的路由及位置觉知来中继消息。具体来说，作为其系统的主干，位置数据(例如，GPS信息)在所部署的通信协议中起关键作用。

车辆间谈话2000也使用基于位置的协议。参与基于车辆间谈话2000的车辆间系统的每一车辆必须配备有GPS装置，以在任何给定时间检测其当前位置。然而，由于车辆以高速度移动，这些系统的缺点是位置信息快速变过时。

为执行GPS位置路由而在车辆之间交换不断改变的GPS信息会引起过多的协议开销及无线带宽浪费。因此，此种GPS位置路由技术不能够实现最低的通信等待时间或持续不变的多次-跳跃通量。另外，在车辆间谈话2000及车队网两者中，需要在每个车辆中安装GPS。

相应地，需要创建一种能够实现严格的VSC性能要求同时实现最低通信等待时间或持续不变的多次-跳跃通量而无需过大带宽及很高的协议开销的特别网络，其中车辆及路边单元两者作为所述网络的节点。

发明内容

本发明揭示一种具有路边网络单元(RSU)及局部对等群组(LPG)的特别无线网络。所述LPG由多个移动车辆形成。所述LPG包括用于管理所述LPG的群组标头节点(GH)。所述GH选自所述移动车辆中的一者。所述LPG进一步包括从给定区域中的剩余移动车辆中指定的群组节点(GN)。不管是所述GH还是所述GN，所述移动车辆中的每一者使用基于从所述GH广播的第一控制包及从所述GN中的每一者广播的第二控制包创建的路由路径来与其它车辆进行通信。每一移动车辆使用基于由RSU广播的信标及来自所述移动车辆中的每一者的回复信号创建的路由路径来与RSU进行通信。所述RSU也可以是LPG的成员且充当GN或GH。

所述特别网络进一步包括在RSU的控制下的至少一个远程接入点。所述至少一个远程接入点处置所述RSU的MAC层及物理层功能且所述RSU处置网络层功能。在所述RSU与所述至少一个远程接入点之间的是路由装置。

所述接入点执行相对于移动车辆的移动性检测。所述移动性检测包括从所述接入点广播周期性信标并检测来自所述移动车辆的响应。如果所述接入点检测到来自特定移动车辆的响应，那么所述接入点将变成所述特定移动车辆的下一跳跃或转发节点。如果所述接入点未检测到来自特定移动车辆的响应，那么所述接入点会将其移除使其不是所述特定移动车辆的下一跳跃或转发节点。所述接入节点将下一跳跃及转发节点信息广播到RSU。

另一选择为，所述移动车辆执行相对于所述接入点的移动性检测。所述移动性检测包括特定移动车辆确定来自所述至少一个接入中的每一者的所接收信噪比(SNR)并将所述SNR与预定阈值进行比较。如果所述SNR高于所述预定阈值，那么将移除作为所述特定移动车辆的下一跳跃或转发节点的所有对应的接入点。另外，所述移动车辆可通过确定来自所述接入点中的每一者的所接收信号强度(RSS)及选择接入点中具有最强RSS的一个接入点作为所述特定移动车辆的下一跳跃或转发节点而是移动性。

当所述特别无线网络包括一个以上RSU时，所述RSU可形成RSU群组。所述RSU群组用作一个网络实体。所述RSU群组中的RSU中的一者指派专用信道以用于在所述RSU群组与多个移动车辆之间进行通信。

所述RSU可具有许多功能。举例来说，所述RSU可在一个以上局部对等群组之间路由信号。另外，所述RSU可具有到因特网的连接。

所述RSU包括用于存储从所述多个移动车辆广播的信号且将所述信号发射到所述RSU的无线电测距内的多个移动车辆中的其它移动车辆的构件。所述RSU进一步包括用于接入关于所述RSU的无线电测距内的多个移动车辆中的每一者的维护信息且周期性地向所述多个移动车辆中的每一者广播状态消息的构件。所述RSU包括用于追踪并定位所述多个移动车辆中的至少一者的构件。另外，所述RSU包括用于收集并处理通行费的构件。

本发明还揭示一种特别无线网络系统。所述系统包含至少一个局部对等群组(LPG)。所述LPG由多个移动车辆及至少一个固定网络单元(RSU)形成。所述LPG包括用于管理所述LPG的群组标头节点(GH)。所述GH选自多个移动车辆或RSU。所述LPG进一步包括从剩余移动车辆及RSU指定的群组节点(GN)。不管是所述GH还是所述GN，所述多个移动车辆及RSU中的每一者使用基于从所述GH广播的第一控制包及从所述GN中的每一者广播的第二控制包创建的路由路径彼此进行通信。

所述RSU可以是GH或GN。如果所述RSU是GH，那么所述RSU在专用的车辆到RSU信道上广播第一控制包。在接收到所述第一控制包时，所述多个车辆经由所述RSU加入所述LPG。如果RSU是GN，那么所述RSU在接收到所述第一控制包时经由所述GH加入所述LPG且随后广播所述第二控制包。

所述LPG可进一步包括选自所述RSU的特别中继节点。所述特别中继节点用作备份路由路径。所述特别中继节点广播包括其状态及负载的状态指示符。

附图说明

通过参照附图，本发明的这些及其它特征、益处及优点将变得显而易见，在所述视图中，相同的参考编号指代相同的结构，附图中：

图1图解说明根据本发明的路边单元附近的多个LPG的实例；

图2图解说明根据本发明的实施例的包括充当路由器的路边单元的特别网络；

图3A图解说明根据本发明的实施例的具有隔离的路边单元的特别网络的实例；

图3B图解说明根据本发明的实施例的具有与路边单元的远程接入点结合的多个路边单元的特别网络的实例；

图3C图解说明根据本发明的实施例的具有与路边单元的远程接入点结合的多个路边单元的特别网络的第二实例；

图4图解说明根据本发明的实施例的具有链接的路边单元的特别网络的实例；

图5图解说明根据本发明的实施例的具有链接的路边单元的特别网络的第二实例；

图6图解说明根据本发明的实施例的三个路边单元群组的实例；

图7图解说明图6中的三个路边单元群组的信道指派的实例；

图8图解说明根据本发明的实施例的具有充当应用服务器的路边单元的特别网络的实例；

图9图解说明根据本发明的实施例的具有充当应用服务器及路由器的路边单元的特别网络的实例；

图10图解说明根据本发明的实施例的具有充当应用服务器及路由器的路边单元的特别网络的第二实例；

图11是所述路边单元的框图；

图12是根据本发明的实施例的标头解析方法的流程图；

图13图解说明具有路边单元作为其群组标头的动态局部对等群组的实例；

图14图解说明每一者具有路边单元作为其群组标头的两个固定局部对等群组的实例；

图15图解说明具有路边单元作为群组节点的动态局部对等群组的实例；

图16图解说明每一者具有路边单元作为群组节点的两个固定局部对等群组的实例；

图17图解说明根据本发明的实施例的用于形成局部对等群组并产生单播路由表2300的心跳控制包的实例；

图18图解说明根据本发明的实施例的用于形成局部对等群组并产生单播路由表2300的成员资格报告包的实例；

图19是用于产生并维持单播路由表2300的流程图；

图20是根据本发明的实施例的路由单播包的过程的流程图；

图21是更新单播路由表2300的过程的流程图；

图22是用于路由单播包的有限状态机；

图23图解说明根据本发明的实施例的内部单播路由表2300的实例；

图24图解说明多播群组2400的实例；

图25是根据本发明的一个实施例的用于创建多播树的流程图；

图26图解说明根据图25中所描绘的实施例形成的多播群组2400的实例；

图27图解说明用于根据图25中所描绘的实施例创建多播树的心跳控制包的实例；

图28图解说明用于根据图25中所描绘的实施例创建多播树的成员资格报告包的实例；

图29是用于产生并维持根据图25中所描绘的实施例的多播转发表的流程图；

图30A是根据图25中所描绘的实施例的群组标头的功能状态跃迁图表；

图30B是根据图25中所描绘的实施例的群组成员的功能状态跃迁图表；

图31图解说明根据本发明的多播转发表的实例；

图32图解说明根据本发明的第二实施例的用于创建多播树的成员资格报告包的实例；

图33是用于使用本发明的第二实施例产生并维持多播转发表的流程图；

图34是根据本发明的第二实施例的节点的功能状态跃迁图表；

图35图解说明根据本发明的第三实施例的用于创建多播树的修剪包的实例；

图36是根据第三实施例的用于产生并维持多播转发表的流程图；

图37A是根据第三实施例的群组标头的功能状态跃迁图表；

图37B是根据第三实施例的群组成员的功能状态跃迁图表；

图38A图解说明根据本发明的第二实施例形成的多播群组2400；

图38B图解说明根据本发明的第三实施例形成的多播群组2400；

图39图解说明根据本发明的实施例的多播模式中的转发节点的分级功能性；

图40是根据本发明的实施例的路由多播包的过程的流程图；

图41是根据本发明的另一实施例的路由多播包的过程的分级网络层流程图；

图42是根据本发明的再一实施例的路由多播包的过程的分级网络层流程图；

图43图解说明根据本发明的实施例的信道指派方案；

图44图解说明根据信道交替指派方案的发射及接收信道的信道指派的实例；

图45图解说明根据双信道交替指派方案的发射及接收信道的信道指派的实例；

图46是根据双信道交替指派方案指派发射及接收信道的过程的流程图；

图47图解说明根据本发明的实施例的提供验证服务的路边单元的实例；

图48图解说明根据本发明的实施例的提供网络配置辅助的路边单元的实例；

图49图解说明用作信息收集装置的路边单元的实例；

图50图解说明根据本发明的实施例的提供安全警报路由的路边单元的实例；

图51图解说明根据本发明的实施例的执行位置及追踪功能性的路边单元的实例；

图52图解说明根据本发明的实施例的充当车辆维护服务器及数据库的路边单元的实例；及

图53图解说明根据本发明的实施例的充当通行费收集装置的路边单元的实例。

具体实施方式

根据本发明，所述特别网络划分成两种类型的节点：路边单元(在本文中称作“RSU”)及移动车辆。所述RSU是固定节点，而车辆可在群组中移动。

图1图解说明根据本发明的特别网络的实例。RSU 100沿车行道侧定位。在网络中所使用的RSU 100的数量将取决于若干因素，例如RSU 100的无线电天线的测距、所需的通信测距、移动装置的数量、陆地的拓扑、环境条件、交通模式及人口密度。图1图解说明两个RSU 100。圆圈区域代表每一RSU 100的无线电测距。

每一RSU 100可用于单独与行进中的移动车辆110进行通信或与车辆群组进行通信。

可将移动车辆110组织成可管理的群组。使用这些群组来协调节点之间的数据发射。基于相邻节点的相对位置或基于固定的位置来构建所述群组。此分组或局部对等群组(“LPG”)是在单个LPG115内以及在多个LPG之间路由无线电信号的基础。

图1图解说明三个LPG 115。每一LPG 115由至少一个移动车辆110组成。图1显示LPG 1 115₁包括三个移动车辆，LPG 2 115₂包括两个移动车辆且LPG 3 115₃包括三个移动车辆。RSU 100可存在于LPG115内且充当特殊LPG节点或作为LPG 115以外的单独节点而存在。当RSU 100与LPG 115结合使用而不是LPG 115内的节点时，RSU 100可充当LPG间通信的边界节点。通常，一个RSU 100的无线电覆盖范围将大于一个LPG的大小，即，一个RSU 100的无线电测距内将有一个以上LPG115。图1中图解说明此情况。相应地，可使用RSU 100将来自一个LPG 115的包广播到另一LPG 115。在此情况下，RSU 100将包括存储在其存储器中的关于LPG的信息。

移动车辆110在车辆-车辆(V-V)信道上彼此进行通信。所述移动车辆经由车辆对路边(V-R)信道与路边单元进行通信。另外，RSU 100经由R-R信道或R-B信道(主干)彼此进行通信。由于R-R通信将使用专用信道或有线主干，因此所述通信将不干扰V-V或V-R通信。存在若干用于在V-V与V-R信道之间共享信道的替代方案。在优选实施例中，存在用于V-R通信的专用信道。剩余信道将供V-V及/或V-R通信共享。V-R信道可在与其它信道相同的RF频带中。另一选择为，V-R信道可在不同的RF频带中，从而允许不同的通信测距及数据速率。

在另一实施例中，所有信道动态地供V-V与V-R两者共享。此方法允许优化性能。然而，在探测并选择非干扰信道时引入复杂性。

根据另一实施例，存在一仅为V-R指派的专用信道及仅供V-V共享的多个其它信道。另一选择为，用于V-R的专用信道与用于V-V的第二专用信道一同使用。剩余其它信道将供V-V及V-R通信共享。

出于继续进行本发明的说明的目的，将使用信道指派的优选实施例。

RSU 100可具有许多功能，例如路由器、应用服务器或其组合。

图2图解说明当至少一个RSU 100用作路由器时特别网络的实例。所述特别网络包括RSU 100、主干200(例如，因特网)及移动车辆110。RSU 100将包括三个网络分级层：网络层210、MAC层215及物理层220。

物理层220包括例如集线器、中继器及无线无线电等装置。物理层220功能包括在通信信道(例如，物理无线电链路)上发射代表高层数据的信号。

MAC(媒体接入控制)层215处置用于在网络实体之间传送数据的程序且检测及可能校正可在物理层220中出现的错误。举例来说，在IEEE 802.11中，MAC层215通过协调对共享无线电信道的接入并利用增强无线媒体上的通信的协议来管理并维持802.11站(无线电网络卡及接入点)之间的通信。802.11MAC层215使用802.11物理(PHY)层，例如802.11b或802.11a或802.11p，以执行802.11帧的载波感测、发射及接收的任务。

网络层210执行网络实体之间的端对端通信的功能。举例来说，所述功能包括：将消息从源节点路由到目的地节点，将消息从源节点多播到相同多播群组中的目的地节点或出于路由或多播目的的网络实体的移动性(位置)管理。网络层210发现并维持单播/多播路线作为数据路径且还根据本文中所说明的单播及多播程序及协议提供端用户之间的数据传递方法。所述端用户可以是移动车辆110或RSU 100。

RSU 100可将数据路由到其无线电覆盖范围内的所有移动车辆110。此外，依据RSU 100的相对位置，RSU 100可在RSU 100之间路由数据，例如R-R通信。另外，RSU 100可从/向主干200路由数据，例如，将数据从主干路由到移动车辆110。如图2中所描绘，移动车辆110在网络中行进通过多个RSU 100的无线电测距，此将导致频繁的IP越区切换。

RSU 100具有若干种可能的部署配置。在实施例中，RSU 100定位在隔离的位置处。在此实施例中，RSU 100不具有到其它RSU 100的连接，因为所述RSU 100在彼此的测距以外。RSU 100的路由功能仅具有所述RSU的无线电测距。隔离RSU 100的部署可具有有限的益处。一个益处是，如果稀少地部署RSU 100，那么不会存在信道干扰。同一V-R信道可用于多个RSU 100中的通信。另外，部署RSU 100的成本最低。可使用几个RSU 100来在某些问题区域中提供服务，例如忙碌的十字路口、已知的麻烦点或事故多发点。优选地，此实施例将用于初始阶段部署。然而，RSU 100不连接且不能够辅助附近RSU 100内的移动车辆110或提供关于附近RSU的任何信息。另外，移动车辆110可必须在每一RSU 100处复制信息以确保信息传播到邻近区域内的所有RSU 100。

图3A图解说明两个隔离的RSU 100。RSU1 100₁可与移动车辆1110₁、车辆2110₂进行通信，但不与车辆3-6 110_3-6及RSU2100₂进行通信。同样，RSU2100₂可与车辆5 110₅及车辆6 110₆进行通信，但不与车辆1-4 110_1-4进行通信。

在另一实施例中，可对单个RSU 100部署多个远程接入点。在此配置中，RSU 100控制车行道中的多个无线接入点(AP)。RSU 100通过AP与移动车辆110或整个LPG 115进行通信。车辆的网络层对等物是RSU且移动车辆110的MAC层及物理层对等物是AP。对于802.11a或802.11p通信，移动车辆110使用所述AP。为处置网络层通信，移动车辆110主要与RSU 100一同工作。AP处置RSU 100的MAC层215及物理层220功能。RSU 100本身仅处置网络层功能210。通过实施AP，增大了RSU100的服务区域。

具有多个无线接入点的RSU 100可包括开关或广播总线以实现一个以上AP之间的路由功能性。

图3B图解说明使用基于开关的多个接入点的具有路由功能性的多个RSU 100的特别网络。如所描绘，RSU1 100₁控制五个AP(统称为AP 330)。RSU2100₂也控制五个AP(统称为AP 330)。集线器开关320位于每一RSU 100与AP 330之间，使得仅一个AP 330负责通信，即，向及从移动车辆110接收及转发数据。当移动车辆110在AP的无线覆盖区域内时，MAC层215及物理层220经由信标及信号交换创建移动车辆110与所述特定AP 330的关联性。另外，RSU 100可从AP 330获得关于每一AP的覆盖区域内的相关联移动车辆的信息。举例来说，AP 5是其无线电测距内所有车辆的接入点。每一AP包括两个分级层，物理层及MAC层。

此配置支持单播路由、多播路由及移动性检测。对于单播，每一RSU 100基于所创建且存储在所述网络内每一节点的存储器中的转发表来了解去往每一移动车辆110的消息的下一跳跃。即使RSU 100不是LPG115内的节点，RSU 100也可在其V-R信道上旁听心跳控制消息1700。此信息可由RSU 100用于从RSU 100或AP 330向LPG115及移动车辆110进行路由。下一跳跃是与移动车辆110相关联的AP 330。换句话说，AP 330是所述移动车辆的MAC代理。在从RSU 100接收到消息时，开关320将所述消息转发到与特定移动车辆110相关联的特定AP 330：使用集线器开关320，所述单播消息仅被发送到指定的AP 330且从不被广播到所有AP。

举例来说，针对移动车辆4 110₄的下一跳跃是AP 5 330₅。因此，RSU1 100₁在其存储器中将AP 5 330₅记录为针对移动车辆4 110₄的下一跳跃。换句话说，当车辆4110₄在AP5 330₅的测距内时，将通过AP 5 330₅路由去往移动车辆4 110₄的所有消息。

对于多播操作，仅与加入多播群组2400的移动车辆110相关联的AP 330变成多播群组2400的多播转发节点。稍后将更加详细地说明多播群组2400。开关320知道哪些AP 330是转发节点且多播包仅被传递到那些转发节点。转发节点是将多个消息转发到在多播群组2400中的目的地节点的节点。

举例来说，如果多播消息去往车辆2 110₂及车辆4110₄，那么车辆2 110₂及车辆4 110₄加入多播群组2400。RSU1 100₁知道AP3 330₃及AP5 330₅是此多播群组2400的转发节点，因为在RSU1 100₁中记录有下一跳跃信息。RSU1 100₁、AP3 330₃及AP5330₅变成所述多播消息的转发节点。开关320仅将所述多播消息传递到AP3 330₃及AP5 330₅。此配置还支持移动性检测。用于单播的下一跳跃信息及用于多播的转发节点信息不断地更新。AP 330或移动车辆110执行移动性检测。在实施例中，AP 330基于使用周期性信标来检测移动性。所述信标将包括AP识别。移动车辆110将响应于所述周期性信标。如果AP 330接收到所述响应，那么AP 330会将自身维持为所述移动车辆的下一跳跃或转发节点。另一方面，如果AP 330未接收到响应，那么AP 330将通知RSU 100所述移动车辆已移动出所述AP的无线电测距。RSU 100将更新所述车辆的下一跳跃及转发节点信息。

在另一实施例中，移动车辆110将肯定地改变存储在RSU 100中的下一跳跃及转发节点信息。在此实施例中，移动车辆110将基于所接收的SNR值来决定哪个AP330应是下一跳跃或转发节点。所述移动车辆可基于两个单独准则来作出此决定。在实施例中，所述移动车辆可将接收信号的SNR与预定阈值进行比较。如果所述SNR高于所述阈值，那么移动车辆110将宣布所述信道不再可用并挑选不同的AP 330用于下一跳跃或转发节点2410。另一选择为，移动车辆100可基于从所述移动车辆的无线电测距内的所有AP 330接收的信号强度的比较来选择最强的信道，即，来自相邻AP 330的信号。移动车辆110将向所述新AP 330发送更新下一跳跃及转发节点信息的消息。所述新AP 330将通知RSU 100所述移动性，使得可修改记录在RSU 100中的信息。移动车辆110的移动导致在AP 330之间越区切换。然而，所述移动车辆仍然在同一RSU 100的无线电测距内。换句话说，在此架构中，所述越区切换是在IP层以下执行的，仅更新MAC信息(例如，MAC地址)。

举例来说，如果移动车辆4 110₄从AP5 330₅移动到AP4 330₄，那么AP4 330₄变成车辆4 110₄的新MAC代理且向RSU1 100₁通知其代理状态。此后，RSU1 100₁将去往车辆4 110₄的消息转发到AP4 330₄。由于一个RSU 100下的AP 330之间的越区转换不涉及任何IP层操作，因此IP层越区切换发生得较不频繁且仅在移动车辆110从一个RSU 100移动到另一RSU 100时发生。

图3C图解说明使用基于广播总线的多个接入点的具有路由功能性的多个RSU100的特别网络。如所描绘，RSU1 100₁控制五个AP(统称为AP 330)。RSU2 100₂也控制五个AP(统称为AP 330)。代替开关320(如图3B中所描绘)，桥接总线340在图3C中所描绘的架构中将RSU 100与其AP 330连接。不同于基于开关的先前架构(图3B)，由RSU 100朝向移动车辆110发送的消息被传递到RSU 100下的所有AP 330。然而，仅与目的地(即，移动车辆110)相关联的AP 330将所述消息转发到移动车辆110。

尽管此配置支持单播路由、多播路由及移动性检测，但RSU不用于控制、维持或管理这些特征中的任一者。所述实施例的优点是RSU1 100₁不需要维持关于与车辆相关联的任何AP的信息。使用桥接总线340简化转发操作，因为其最小化用于维持下一跳跃信息及转发节点信息的开销。然而，通过使用桥接总线340，AP 330上的开销增加且AP 330面对不必要的业务。

在单播操作中，去往一个移动车辆110的消息被转发到RSU1 100₁控制下的所有AP。RSU 100仅记录移动车辆的MAC地址作为直接连接，例如，没有下一跳跃或转发节点信息。仅具有目的地车辆的MAC地址的AP 330将转发所述消息。举例来说，如果消息去往车辆4 110₄，那么RSU1 100₁将所述消息转发到所有AP 330，但仅AP330₅可将所述消息转发到移动车辆4 110₄。

同样，通过上文参照图3B所说明的多播操作，仅与已加入多播群组2400的车辆相关联的AP 330变成多播群组2400的转发节点2410。然而，不同于图3B中所说明的配置，不仅转发AP而且其它AP(即，在这些AP下无具有多播成员资格的车辆)也接收多播包。RSU 100不记录关于转发节点的任何信息。举例来说，如果多播消息去往移动车辆2 110₂及车辆4 110₄，那么车辆2 110₂及车辆4 110₄加入多播群组2400。RSU1 100₁将所述消息路由到AP1-5 330_1-5。然而，仅AP3 330₃及AP 5 330₅分别将所述消息转发到车辆2 110₂及车辆4 110₄。

对于移动性检测，使用桥接总线340代替开关320具有检测更快速的优点。这是因为RSU 100既不卷入所述检测过程，RSU 100也不被通知所述检测过程。因此，避免了AP 330与RSU 100之间的消息。在移动车辆与相关联的AP之间完成越区切换。以与上文所说明相同的方式执行移动性检测，然而，仅更新AP 330中的MAC地址高速缓存器。

已说明了上文所识别的实施例，其中RSU 100彼此隔离地定位，然而，在本发明另一实施例中，RSU 100可定位在彼此的无线电测距内。在此实施例中，RSU 100链接在一起以形成RSU网络。可密集地或稀少地填充链接RSU网络。这些RSU 100彼此之间具有通信链路且通过与其它RSU 100的协调在RSU测距以外提供功能。当RSU 100互连时，RSU 100可共享所有信息。移动车辆110不必向每一通过的RSU 100发送复制信息。链接的RSU 100可交换位置信息、IP及MAC信道信息以辅助移动车辆预先配置用于相邻RSU 100的连接。此外，链接的RSU 100可用于将包(例如，事故信息)从一个区域路由到另一区域。

然而，链接的RSU 100具有MAC信道干扰折衷。对于稀少填充的RSU 100，MAC信道干扰最小；同一V-R信道可用于任何RSU。然而，如果给定区域内存在密集填充的RSU 100，那么由于MAC信道干扰，存在需要V-R信道的信道指派的可能性。

图4图解说明具有稀少填充的链接RSU 100的特别网络的实例。RSU1 100₁及RSU2 100₂彼此无线或有线链接400。因此，信息可由所述两个RSU 100₁及100₂共享。由于所述两个RSU 100₁及100₂被稀少地填充在所述区域内，因此可使用同一V-R信道。另外，可在不担忧干扰的情况下选择两个RSU 100₁及100₂的无线电测距或覆盖范围以覆盖较大的区域。通常使用此配置的是农村或未填充区域。

图5图解说明具有密集填充的互连RSU 100的特别网络。如图5中所描绘，黄道状的线代表每一RSU 100的无线电测距。每一RSU 100的无线电测距经选择以小于稀少填充的RSU实例且经设计以同时处置更少的移动车辆110。然而，此设计将导致与每一RSU 100的较短的车辆连接时间、信道争用、频率越区切换及用于地址指派及验证的较少时间。越区切换将必须每几秒钟发生一次，此导致移动车辆110建立新地址、新连接且在每个越区切换处经历安全机制。

为避免这些问题，将形成RSU群组。RSU群组由一个以上RSU 100形成。图6分别图解说明多个RSU群组600_1-3。替代个别地与RSU 100打交道，移动车辆110将与作为一个功能单元的RSU群组600_1-3打交道。某些RSU群组600_1-3操作是信道保留及协调、验证及越区切换信号交换。对于下行链路，为最小化数据损失，同一下行链路串流可由RSU群组600或子群组发送。关于若干RSU 100的同一组配置参数将用于形成RSU群组600的相邻RSU。此将避免持续的越区切换及配置改变。当移动车辆110进入RSU群组(例如，600₁)时，所述移动车辆将仅执行信道保留、验证及信号交换一次。

RSU群组将用于V-R及V-主干通信及紧急通信。RSU群组也可用于辅助形成局部对等群组(LPG)、其追踪、协调及优化。

如上所述，当移动车辆110进入RSU 100或RSU群组600_1-3时，移动车辆110向RSU 100或RSU群组600_1-3发送信道保留请求。RSU群组(即，600₁)内的第一RSU 100将为所述进入的移动车辆指派信道及时隙。此指派用于V-R通信中。将从多个信道选择所述信道以避免任何干扰。向每一移动车辆110指派RSU群组600可用的特定子信道。

对于信道接入，存在两种可能的方案：同步及异步接入。在一个实施例中，使用同步接入。向每一移动车辆110指派子信道内固定大小的时隙。举例来说，向一车辆指派信道4、时隙2，而向第二车辆指派信道4、时隙5。车辆仅在轮到其时进行通信，否则保持沉默。在时隙内，为上行链路通信保留一部分带宽且剩余带宽用于下行链路。根据此方案，每一移动车辆110具有对无线电波的同等接入。使用同步接入的优点是在争用解析上不浪费时间。如果邻近RSU群组使用不重叠的信道，那么也不存在“隐藏终端”问题。

在另一实施例中，使用异步方案。向每一移动车辆110指派子信道。子信道内的移动车辆110通过使用争用解析(例如，CSMA方案)来争用信道接入。此方案是基于随机接入的。

图7图解说明多个RSU群组600的信道指派。网络提供者或RSU群组管理实体可执行对RSU群组600的信道指派。如图7中所描绘，向RSU群组1 600₁指派信道1-3，向RSU群组2 600₂指派信道4-6且向RSU群组3 600₃指派信道1-3。邻近RSU群组600使用不同的子信道，因此RSU群组600内的移动车辆110将不能够变成对另一RSU群组600中的车辆的隐藏终端。由于RSU群组1 600及RSU群组3 600₃的相对位置，可向其指派相同的信道。将不存在由RSU群组1 600₁及RSU群组3 600₃所导致的信道干扰。在RSU群组600内，向每一移动车辆110指派子信道(信道)以及时隙。此确保将在任何一个时间发射仅一个移动车辆110。举例来说，在图7中，向第一车辆指派信道2、时隙4且向第二车辆指派信道2、时隙1。

图8图解说明其中RSU 100仅充当应用/信息服务器的特别网络。所述特别网络包括RSU 100、主干200(例如，因特网)及移动车辆110。RSU 100将包括四个网络分级层：网络层210、MAC层215、物理层220及应用层800。主干200将包括至少一个路由器。

在此配置中，RSU 100将不具有任何路由功能。RSU 100将充当公用域的端主机。RSU 100将是应用服务器、信息存储装置或服务提供者，举例来说，局部广告、实时交通管理或地图更新等。RSU 100将向每一移动车辆110指派私用IP地址且每一移动车辆110将使用RSU 100接入到主干200。RSU 100将提供私用IP的网络接入转换以提供对主干200的接入。当RSU 100仅充当应用服务器时，RSU 100不能够支持或检测移动车辆110的移动性。

图9图解说明其中RSU 100充当应用/信息服务器及路由器两者的特别网络。所述特别网络包括RSU 100、主干200(例如，因特网)及移动车辆110。RSU 100将包括四个网络分级层：网络层210、MAC层215、物理层220及应用层800以及与RSU 100共同定位的路由器。

此架构不需要NAT或私用IP地址的指派。可向车辆指派公用IP地址，从而使其更容易地接入因特网。此架构所需要的RSU 100将具有强大的计算能力，因为其用作路由器及应用服务器两者。RSU 100可与远程AP 330一同使用或在没有远程AP330的情况下使用。

图10图解说明具有用作路由器及应用服务器两者的RSU 100的特别网络的实例。如图10中所描绘，RSU1 100₁及RSU2 100₂各自将接入到主干200中的路由器1010及1020。RSU1 100₁及RSU2 100₂由路由器1030及应用服务1040组成。另外，所述网络包括用于RSU1 100₁的远程AP1-5 330_1-5及用于RSU2 100₂的AP6-10 330_6-10。除RSU 100具有路由器及应用功能以代替所图解说明的仅路由功能以外，图10类似于图3B及3C。另外，图10中所描绘的配置图解说明集线器可以是开关320(如图3B中所示)或桥接总线340(如图3C中所示)。选择开关320还是桥接总线340将取决于若干设计因素，例如系统工程设计参数(例如，等待时间性能及容量利用)及系统要求(例如，成本或所要支持的服务)。

在另一实施例中，图4-7中所描绘的架构可经修改以通过向RSU 100添加应用服务1040而包括RSU 100的应用服务器及路由器的功能性。

在本发明的实施例中，RSU 100可以是LPG115内的节点。LPG 115的目的是在相邻节点之间构建协调度。这些相邻节点是具有无线通信能力的移动装置或固定节点。移动无线装置或节点可以是PDA、膝上型计算机、蜂窝式电话或附装或嵌入有无线装置的移动车辆。在优选实施例中，移动无线装置是具有相关联通信装置(其安装在车辆中或被独立地带入车辆中)的移动车辆110以及具有通信装置的行人。本文中的无线装置统称为任何节点或移动车辆110。使用LPG内通信来在最接近的附近区域内已将自身组织成局部对等群组的节点之间进行通信。使用LPG间通信在接近节点的邻近区域之间(即，在属于邻近区域中的不同局部对等群组的节点之间)进行通信。

存在若干种类型的LPG115：固定LPG、动态LPG及混合LPG。固定LPG由特定位置或区域界定，即，如果节点在界定(例如，区域A)的区域中，那么所述节点在LPG A中。如果节点在不同的区域(例如，区域B)中，那么所述节点在LPG B中，等等。固定LPG的特定大小是设计选择，此取决于各种因素，例如无线电天线的测距、通信测距、移动装置的数量、陆地的拓扑、环境条件、交通模式及人口密度。固定LPG的位置及大小是固定的。然而，每一固定LPG可能是不同的大小，因为交通模式及人口(移动车辆110)密度在不同地方是不同的。如果RSU 100在预界定的LPG 115内，那么所述RSU 100的无线电测距将界定所述固定LPG的大小。

通过使用RSU 100，移动车辆110将能够通过从RSU 100收听心跳控制包1700或从AP 330收听信标来检测固定LPG的位置。移动车辆110将在移动车辆110改变其位置时改变固定的LPG。另一选择为，移动装置将包括LPG115的数据库及其位置。在另一实施例中，如果给定区域中存在多个RSU 100，那么至少一个RSU 100可提供关于邻近区域中其它RSU 100的相对定位或位置以通过使得移动车辆100能够快速地定位LPG 115而促进多个LPG 115之间的越区切换。

固定LPG具有支持与无线基础设施集成的显著优点以甚至在某些LPG 115为空或在LPG 115内不具有许多移动车辆110时提供主干接入或LPG间通信。

向每一固定LPG指派唯一的识别符以促进通信。由于每个固定LPG区域经良好界定，因此与动态LPG相比，形成及命名LPG115更容易。另外，当使用固定LPG时，关于合并及分裂LPG 115的规则并非令人担忧的问题。

第二种类型的LPG 115是动态LPG。与固定LPG相反，动态LPG是基于相邻节点的无线电覆盖范围形成的，使得节点可在不必担心其它节点的准确位置的情况下协调通信。

由于动态LPG是基于无线电覆盖范围形成的，因此LPG 115内的移动车辆110可经由单次-跳跃或多次-跳跃的发射彼此一直进行通信及与RSU 100进行通信。LPG115内的一个节点能够控制动态LPG的大小，以保持每一LPG115内节点的数量，或另一选择为，从此节点到动态LPG的边缘的无线电跳跃的数量合理地较小，使得可以低等待时间有效地执行通信。此节点称为群组标头(GH)，如稍后将更详细说明。另外，与固定LPG相比，动态LPG确保每一LPG115内的通信总是可行的。在动态LPG中，不同于固定LPG，可在RSU 100无线电测距以外形成LPG 115。

在一个实施例中，特别对等网络可由一个或一个以上固定LPG或一个或一个以上动态LPG创建。在另一实施例中，所述特别对等网络可由固定LPG及动态LPG两者创建为混合LPG网络。混合LPG网络将固定LPG与动态LPG的益处组合，同时移除单独使用每一者所导致的问题。

所述混合方法将利用车行道拓扑。具体来说，当基础设施不可用时，使用动态LPG来形成所述网络。当基础设施在某些区域中变得可用时，可使用固定LPG与动态LPG及基础设施来形成所述网络。举例来说，基础设施(例如，车行道基础设施)将实现车行道-车辆通信或车行道辅助通信。

在一个实施例中，RSU 100可以是LPG115内的节点且执行与移动车辆110类似的网络功能。RSU 100可作为群组标头(GH)1300节点或群组节点(GN)1500加入LPG 115。GH 1300是LPG115内指定用于在没有节点的任何排序或任何基础设施的情况下维持并控制LPG 115的移动装置或节点。通常，LPG 115内仅存在一个GH 1300。LPG 115内的所有其它节点是一般节点或群组节点(“GN”)1500。GN 1500通过GH 1500加入LPG115。

除如上文所说明的路由器及应用服务器以外，每一RSU 100还能够作为GH 1300或GN 1500操作。因此，每一RSU 100包括允许节点分别作为GH 1300或GN 1500起作用或操作的元件或构件及联网协议。因此，即使在RSU 100作为GH 1300或GN1500操作时，所有的结构元件或构件也存在以用于GH 1300及GN 1500两者，但仅特定元件基于操作模式起作用。因此，RSU 100将包括硬件及软件两者以提供GH 1300或GN 1500的功能性。

图11图解说明RSU 100的基础元件的框图。所述RSU包括存储器区段1100、时钟1105、计时器1110、发射/接收区段1120、控制构件1125及电源1130。存储器区段1100可以是任何类型的存储器，包括DRAM、SRAM或快闪存储器。在优选实施例中，长期存储器是高速缓存器。存储器区段1100存储关于LPG的信息，例如GID 1705、群组标头ID 1710、群组列表、预定最大LPG大小、LPG中节点的数量及其它类型的控制参数。

时钟1105用于维持RSU 100的计时。具体来说，时钟1105用作内部时钟且用作设定计时器1110的基础。计时器1110用于确定何时广播各种消息，即，在GH 1300的情况下确定心跳间隔(T)或在GH 1300的情况下确定回复消息。控制构件1125或微处理器控制RSU 100的所有过程，包括消息的产生、路由及计时器。另外，控制构件1125还负责标头解析，稍后将予以详细说明。与控制构件1125组合的发射与接收区段1120负责从存储在存储器区段1100中的数据创建或产生消息。

RSU 100周期性地向所有移动车辆110及RSU的无线电测距内的其它RSU发射信标或心跳控制包1700。此周期是固定间隔。可基于设计或操作需要来选择心跳间隔(T)的值。

当LPG 115移动到接近RSU 100时，基于标头解析协议来挑选GH 1300。作为LPG115的GH 1300的移动车辆在V-V及V-R两个信道上发出心跳控制包1700。也充当GH 1300的RSU 100在V-R信道上仅发出其心跳。当一个以上GH 1300发送心跳控制包1700(例如，来自LPG 115的GH 1300及RSU 100)时，标头解析发生。此是要避免在同一DPG115内具有多个GH 1300，因为在同一LPG 115中具有多个GH 1300将导致冗余(甚至可能搞乱)正在LPG 115内发射或广播的控制信号且浪费带宽及容量。标头解析用于从至少两个GH选择一个GH 1300。

图12图解说明标头解析方法。在步骤1200处，LPG 115的GH 1300及RSU 100两者在接收到彼此的心跳控制包1700时产生标头解析消息。此通知RSU 100及任何GH 1300在标头解析模式中操作。如步骤1210，基于预定的选择准则来选择新的GH。在优选实施例中，将选择RSU 100作为所述新GH。在步骤1220处，那么RSU 100将向无线电测距内的任何节点发送指示RSU 100是GH 1300的新心跳控制包1700。再一次经由V-R信道发送心跳控制包1700。在步骤1230处，其它节点将经由RSU 100加入LPG115。

图13图解说明当仅包含移动车辆110的动态LPG移动到靠近RSU 100时LPG115使用所述RSU 100的形成。在动态LPG的情况下，可在RSU 100覆盖区域1310以外形成LPG 115。起初从至少一个移动车辆110选择GH 1300。当LPG 115移动到RSU无线电测距以内时，RSU 100加入LPG 115。RSU 100起初充当GH 1300且发出心跳控制包1700。标头解析将在RSU 100与GHA 1300_A之间发生。在优选实施例中，RSU 100具有高于GHA 1300_A的优先级且将变成LPG115的唯一GH 1300。

当LPG 115移动靠近多个RSU 100(例如，链接的RSU 100或RSU群组600)时，仅一个RSU 100将是GH 1300。其它RSU变成GN 1500。标头解析再次发生且可基于预界定的优先级或通过RSU IP地址的某个散列函数或通过GH 1300的资历(例如，比较GH的年龄且选择具有最高年龄的GH作为获胜GH)来选择RSU GH。

一个RSU 100可在一个以上LPG115中。通常，每一LPG115在其中可具有将充当GH 1300的一个RSU 100。一个RSU 100也可变成其覆盖范围内的多个LPG 115的GH 1300。同一LPG115中的其它RSU可变成GN 1500。

在实施例中，可将具有同一GH 1300(即，RSU 100)的多个LPG 115保持为具有同一RSU 100的单独LPG。另一选择为，多个LPG可合并在一起以形成一个较大的LPG115。如果LPG115的大小超过最大大小限制，那么所述LPG分裂成两个单独的LPG。

在固定LPG的情况下，LPG 115不存在于RSU 100的无线电测距以外。因此，所述LPG由RSU位置界定。移动车辆将经由RSU 100作为GN加入LPG。RSU 100将自动变成所述GH。将预先知道、通过其它RSU 110发现或通过接收RSU GH心跳控制包1700发现RSU GH。在固定LPG的情况下，在RSU 100与移动车辆之间不需要标头解析，因为在RSU无线电测距以外移动车辆110本身不形成LPG，且因此不形成GH。

图14图解说明两个固定LPG 115的形成。如所描绘，RSU1 100₁及RSU1 100₂各自具有预界定的无线电测距。当移动车辆1及2(110₁及110₂)移动到无线电测距内时，所述车辆(110₁及110₂)经由RSU1 100₁加入LPG1 115₁。同样，移动车辆3 110₃经由RSU2 100₂加入LPG2 115₂。车辆BN 1400可收听多个RSU 100₁及100₂且变成两个LPG之间的边界节点。所述边界节点充当LPG间中继点。在此情况下，车辆BN1400可选择加入哪个LPG(LPG1 115₁及115₂)。

在混合LPG的情况下，RSU 100区分固定LPG的位置。知道RSU 100的位置，且因此知道固定LPG的位置。当在固定LPG区域以外时，移动车辆110形成具有是移动车辆110的GH 1300的动态LPG。当动态LPG内的一个或一个以上节点与RSU100联系上时，所述整个LPG加入固定LPG且在优选实施例中变成GN 1500，其中RSU 100作为GH 1300。

在一个实施例中，LPG内通信将使用动态LPG成员之间的V-V信道而发生。LPG间通信将使用V-R及V-V信道在不同动态LPG的成员与RSU 100之间进行。

在另一实施例中，RSU 100可加入LPG 115作为GN 1500。在此实施例中，移动车辆GH 1300与RSU 100之间的标头解析将导致车辆GH 1300被选择作为LPG 115的新GH。

图15图解说明当仅包含移动车辆110的动态LPG移动到靠近RSU 100时LPG1115₁使用所述RSU 100的形成。起初从至少一个移动车辆110中选择GH 1300。如图15中所描绘，GH 1300是GHA 1300_A。当LPG 115移动到RSU无线电测距以内时，RSU 100加入LPG 115以形成LPG1100₁。GHA 1300_A起初充当GH 1300且发出心跳控制包1700。标头解析将在RSU 100与GHA 1300_A之间发生。根据此实施例，GHA1300_A具有高于RSU 100的优先级且将变成LPG1 115₁的唯一GH 1300。图15中的虚线代表新的LPG。RSU 100将加入LPG1 115₁作为RSU GN 1500。

当LPG1 115₁与其它RSU 100联系上时，所有RSU 100变成LPG1 115₁的GN1500。如果达到LPG 115的最大大小，那么所述LPG将分裂成一个以上LPG。在固定LPG的情况下，LPG不存在于RSU 100的无线电测距以外。因此，LPG 115由RSU位置界定。移动车辆110将加入LPG 115作为GH 1300。RSU 100将是LPG 115内的GN 1500。将预先知道、通过其它RSU 110发现或通过接收RSU GH心跳控制包1700发现所述RSU GH。在固定LPG的情况下，不需要RSU 100与移动车辆115之间的标头解析。

图16图解说明其中RSU 100变成GN 1500的两个固定LPG115的形成。如所描绘，RSU1 100₁及RSU2 100₂各自具有预界定的无线电测距。仅GH 1300周期性地发出心跳控制包1700以维持LPG 115的形成。GN 1500将设定计时器以等待下一心跳控制包1700。在此情况下，移动车辆GH 1300周期性地发出心跳控制包1700。当每一RSU 100(充当GN)接收到所述心跳控制包1700(即，在GH的无线电测距内)时，其将设定计时器以等待下一心跳控制包1700。如果在HB周期内未接收到心跳控制包1700，那么GN 1500中的一者取代LPG115的GH功能。当局部附近区域内存在一个以上GH 1300时，一GH将收听并非其发起的相同LPG 115的心跳控制包1700。在此情况下，应仅选择一个GH 1300来维持所述局部附近区域中的LPG115。在竞争的GH之间使用标头解析程序以选择获胜的GH。

在形成之后，GH 1300(移动车辆)在V-V及V-R信道上发出心跳控制包1700。所有GN 1500在V-V及V-R信道上转发心跳控制包1700。如果收听到心跳控制包1700，那么节点(无论是移动车辆还是RSU 100)经由加入消息加入LPG 115。

在另一实施例中，RSU 100可加入LPG 115作为特别中继节点(RYN)。RSU 100将经由GH 1300加入LPG。GH 1300会将RSU 100作为特殊节点添加到成员资格列表。RYN(即，特别中继节点)将作为备份路径或作为用于复制串流或多路径串流的路径仅用于LPG 115中的车辆。在此情况下，所述RYN是LPG115的部分但不中继所有消息，或活跃地参与所有形成或组织控制消息。因此，当LPG移动进及移动出RSU 100区域时，可维持LPG结构。RYN可具有显示其将要用作中继节点的能力或愿意的特殊状态指示符。此特殊状态指示符可用于控制RSU 100上的负载并避免主要瓶颈。如果RSU 100上的负载较高，那么瓶颈将发生。当RSU 100上的负载较高时，RSU 100将导致所述特殊状态指示符指示RSU 100不愿意成为中继节点。因此，RSU100或RYN可保持在路由表2300中但可不总是活动。在一个实施例中，RSU 100或RYN可抢先将所述特殊状态指示符广播到其无线电覆盖测距内的所有节点。所述节点将更新路由表2300以包括RSU 100或RYN的状态，即，路由表2300将包括额外的状态条目，活动或不活动。

在本发明的另一实施例中，所述状态指示符可包括用于选择性地确定哪种类型的包可由RSU 100或RYN路由的参数。举例来说，RSU 100可能仅能够中继多播包而不能够中继单播包。RSU 100或RYN可抢先将具有包的类型信息的状态指示符广播到其无线电覆盖测距内的所有节点。所有节点将更新路由表2300以包括RSU 100或RYN的类型信息，即，路由表2300将包括额外的类型条目，单播、多播或广播。

节点(不论是RSU 100还是移动车辆110，不论是充当GH 1300还是GN 1500)可用于路由消息。存在两种主要类型的路由：单播及多播。

单播

单播路由协议是基于在每一节点内创建路由表2300。路由表2300包括消息或包的至少一个目的地及下一跳跃。LPG 115中的所有移动车辆110执行路由功能且帮助其它车辆以单次跳跃或多次-跳跃进行通信。LPG内路由表2300是通过在广播模式中使用LPG形成消息交换控制包构造的。单播路由不需要额外控制消息。用于LPG 115形成的相同控制包用于创建、维持及更新路由协议的路由表2300。路由表2300用于LPG内路由。将LPG识别符嵌入在每个控制包中以防止将外来控制包传播到不必需的节点。将结束或不中继所有外来控制包。

所述控制包消息是来自GH 1300的心跳(HB)及来自GN 1500的成员资格报告(MR)。心跳控制包1700界定LPG的区。

图17图解说明心跳控制包1700的格式的实例。心跳控制包1700包括唯一的识别符，所述识别符包括LPG识别符或GID 1705及群组标头ID 1710两者。

GID 1705及群组标头ID 1710识别每一LPG 115。GID 1705具有若干种可能的格式。在实施例中，GID 1705可以是针对LPG 115随机选择的识别号码。另一选择为，GID 1705可以是基于LPG的形成次序指派的识别号码。举例来说，第一LPG可具有GID 1705LPG1，第二LPG将是LPG2，等等。然而，当GH 1300改变时，GID1705也将改变，且将导致节点不能够告诉其LPG是否改变或恰好是LPG 115的ID。另一方面，当GH离开时，可将GID 1705固定到原始ID。然而，当单个LPG分裂时，此可能导致GID 1705复制。两个或两个以上群组将具有相同的GID 1705。在实施例中，基于LPG ID及GH ID号码两者来编码GID 1705以唯一地识别LPG 115。

给予GH 1300群组标头ID 1710。起初，GID 1705被绑缚到群组标头ID 1710。因此，群组标头ID 1710起初用作GID 1705的一部分，但当GH改变时，GID 1705改变以包括新的群组标头ID 1710。向每一GH指派群组标头ID 1710。基于(公用或私用)IP地址来指派群组标头ID 1710。如图17中所描绘，群组标头ID 1710是IPv6IP地址。在另一实施例中，群组标头ID 1710可以是IPv4地址。

心跳控制包1700还包括序列号码(Seq.No.)1715。序列号码1715用于追踪心跳控制包1700的次序以确定所接收的心跳控制包1700是否是新的或新鲜的。GN 1500记住所接收心跳控制包1700的序列号码1715。新的或新鲜的心跳控制包1700由具有下一序列号码1715的第一心跳控制包1700指示。序列号码1715也用于确定应中继(向下一跳跃节点)哪个心跳控制包1700，即，可使用仅中继先到者(FCRO)策略。应仅中继新(即，新鲜)的心跳控制包1700。节点记住先前的序列号码且随后比较心跳控制包1700的传入序列号码以确定所述心跳控制包1700是否是新的或新鲜的。如果具有合适GID 1705的心跳控制包1700的序列号码1715大于当前所存储的序列号码，那么其是新的或新鲜的心跳控制包1700且随后在使用FCRO时将其中继。将丢弃先前存储在GN中的序列号码且以新的序列号码1715取代其。

心跳控制包1700进一步包括关于心跳周期(HB周期)1720的信息。此周期是固定间隔(T)。可基于设计或操作需要来选择间隔(T)的值。HB周期1720向所有GN 1500指示何时将广播下一心跳控制包1700。如果GN 1500在HB周期1720内未接收到心跳控制包1700，那么GN 1500将发射新的心跳控制包1700，使得心跳控制包1700不断地被发射。如果原始GH 1300仍在LPG 115中，那么标头解析将发生。为减少控制开销，GH 1300可调整HB周期1720。所述调整可基于LPG的大小、LPG内节点的位置、负载、速度及数量。

心跳控制包1700还将包括心跳控制包1700的类型，例如，具有完整群组列表、递增的群组列表或没有群组列表的心跳。在一个实施例中，心跳控制包1700将在每个包中包括完整的群组列表。使用完整的群组列表是控制路由且维持正确的群组成员列表的最准确方式；然而，具有完整群组的心跳控制包1700需要显著量的带宽。心跳间隔(T)可经调整以减少控制开销。在另一实施例中，每第n个心跳控制包1700将包括完整的群组列表。举例来说，每一第三心跳控制包1700包括完整的群组列表。此将减少用于平均心跳控制包1700的带宽。然而，由于LPG 115内的大多数节点迅速地移动，因此所接收的群组列表可能是陈旧的。换句话说，到节点接收到新的群组列表的时间，所述群组的若干成员可能已在另一LPG 115中。在另一实施例中，可分配渐进或递增的群组列表。将仅在群组列表中的成员资格发生改变时分配所述群组列表。渐进或递增的群组列表也可遭受陈旧的成员资格列表。另一选择为，心跳控制包1700的类型可以是混合群组列表更新。当成员资格存在改变时可在心跳控制包1700中包括渐进群组列表且另外可每第n个心跳控制包1700包括完整的群组列表。ToHb1725将指示心跳控制包1700的类型。心跳控制包1700的类型受LPG 115的拓扑改变速率及心跳控制包1700的广播频率的影响。当LPG 115的拓扑改变速率增加时，更需要在所有心跳控制包1700中包括完整的群组列表。当心跳控制包1700的广播的频率增加时，在所有心跳控制包1700中包括完整群组列表的需要减小。

心跳控制包1700将包括从GH开始的跳跃计数(HC)1730。起初，将HC 1730设定为预定值，例如1。每当节点中继心跳控制包1700时，所述中继节点将HC 1730值增加1，即，HC＝HC+1。所述HC值可用于限制LPG大小，以指示心跳控制包1700内的信息的陈旧性且控制控制包的路由以减少开销。对于每一LPG，存在用于路由的最大跳跃计数，例如10。一旦HC 1730递增到所述最大跳跃计数，那么将不中继所述控制包，例如心跳控制包1700。

使用最大跳跃计数，HC 1730及序列号码1715防止对LPG 115内控制包的漫延的无限复制。漫延是其中使用群组内的所有节点传递包的包传递方法。当网络密度高时，漫延产生不必需数量的复制中继。网络内的每一且每个节点参与漫延式包中继且每一节点将这些包中继到其所有链路上。

所述跳跃计数也可用于中继策略。在实施例中，如果心跳控制包1700具有最少的跳跃计数，那么可中继所述心跳控制包1700。此方法将保证正确的跳跃计数；然而，将存在等待延迟。由于所述节点必须确定所述心跳控制包1700的最少跳跃计数，因此所述节点在所述节点中继所述心跳控制包1700之前必须等待直到所述节点从所有上游节点接收到所述心跳控制包1700。相应地，可使用最少跳跃计数及上文所述的仅中继先到者策略两者来实施组合式中继策略。将使用所述仅中继先到者策略来中继心跳控制包1700直到节点接收到较少跳跃的心跳控制包1700。当节点A转发心跳控制包1700时，其将在消息中包括其ID信息，使得下一跳跃节点知道是谁中继的心跳控制包1700。那么转发所述包的节点(节点A)还变成下一跳跃节点的MR中继节点(以朝向GH 1300发送MR 1800)，所述下一跳跃节点从节点A接收心跳控制包1700。

如上所述，心跳控制包1700也可包括群组列表1735。群组列表1735可包括关于LPG 115的成员的信息，例如LPG 115中的成员的数量、每一号码的IP地址、从GH开始的跳跃计数及分类。

分类可以是提及从GH节点来看的相对方向(例如，上行链路、下行链路及对等)的代码。对等分类指示节点在与GH相同的无线覆盖区域内，即，所有对等节点具有从GH开始的相同跳跃计数。上游节点由心跳控制包1700确定。基于成员资格报告(MR)来确定下游节点。上游发射代表朝向GH 1300的通信且下游发射代表离开GH1300的通信。此分类是相对术语。每一GN 1500可将其邻居分类为三个不同的类别。如果另一GN的成员资格报告具有比所述GN的HC小1的跳跃计数(HC)，那么所述GN是上游节点。如果所述HC 1700与其自己的HC 1700相同，那么GN 1500是对等的。如果所述HC 1700比其自己的HC 1700大1，那么所述GN是下游节点。

图18图解说明成员资格报告(MR)1800。MR 1800是由GN 1500广播供GH 1300接收的控制包。MR 1800包括可收集的路由信息，例如成员资格列表、下游节点识别及针对下游节点的下一跳跃。MR 1800包括与心跳控制包1700相同的一些信息：GID1705及群组标头Id 1710。MR 1800还将包括MR序列号码1805。所述MR序列号码类似于心跳控制包1700的序列号码且用于维持MR的次序。MR序列号码1805是一个特定节点的MR次序。通常，MR序列号码1805具有与触发MR 1800的心跳控制包1700的序列号码1715相同的值。

发起节点(即，产生MR 1800的节点)的节点ID 1810也包括在MR 1800中。

MR 1800还包括下一-跳跃中继ID 1815。下一-跳跃中继ID 1815是用于朝向GH1300中继MR 1800的中继指令。直接从所接收的心跳控制包1700确定下一跳跃信息。当节点接收到心跳控制包1700时，其在任何包处理之前从IP层及MAC层恢复先前中继节点的识别。先前中继节点的识别存储在存储器中且用作MR 1800的下一-跳跃中继ID 1815。当节点转发心跳控制包1700时，所述节点在所述包中包括其ID。当接收下一跳跃节点接收到新的或新鲜的心跳控制包1700时，所述节点将存储此ID，作为到达GH 1300的下一跳跃中继ID。新的或新鲜的心跳控制包1700是具有带有最低HC的较新序列号码者。

MR 1800还包括“MR的类型指示符ToMR”1820。存在两种类型的MR 1800：单个成员及聚集的多个成员报告。单个成员MR仅包括来自发起节点的MR 1800。聚集的多个成员报告包括一个以上节点的MR 1800。所述聚集报告可用于减少控制包所需要的开销及带宽。发送一个包含多个MR的MR 1800。

另外，MR 1800可包括从GH开始的跳跃计数(HC_GH)1825。(HC_GH)1825是从GH 1300到MR 1800的发起节点的HC值。在另一实施例中，MR 1800可包括累积的成员资格列表1830及其它额外信息1135。累积的成员资格列表1830将包括LPG的成员的IP地址、成员的数量及对应的跳跃计数。

可使用反向路径或反向漫延方法将MR 1800传递或中继到GH 1300。反向路径方法使用与用于中继心跳控制包1700相同的路径朝向GH 1300中继MR 1800。当中继MR 1800时，所述中继节点以其朝向GH的下一跳跃取代下一-跳跃中继1815。仅具有对应ID的节点中继MR 1800包。此方法假设发射的对称性。如果存在不对称的链路，那么使用反向漫延方法，即，发起节点与GH 1300之间的每个节点中继MR1800。

每一节点使用心跳控制包1700及MR 1800两者来创建路由表2300，其可用作基于LPG的路由的转发表。在优选实施例中，每一心跳控制包1700包括完整的群组列表且由LPG 115内的所有GN 1500以MR 1800响应。使用仅中继先到者的方法来中继心跳控制包1700且使用反向路径方法朝向GH 1300中继作为单个MR的MR1800。

图19图解说明用于单播消息的基于LPG的路由方法。起初，每一节点是空闲的(步骤1900)。当包到达(步骤1901)时，所述节点在步骤1902处确定所述包是心跳控制包1700还是MR 1800。依据控制包的类型，所述节点执行特殊的包处理。如果所述控制包是心跳控制包1700，那么所述节点以步骤1903处理所述包。所述节点确定所述包是否是本机的(步骤1903)。如果包是针对同一LPG 115(即，所述包具有相同的GID 1705)，那么所述包是本机的。所述节点会将GID 1705与存储在存储器中的群组识别进行比较。如果GID 1705与存储在存储器中的识别不相匹配，那么所述节点将在步骤1904处起始外来HB处置。通常，外来HB处置将导致所述节点忽略所述包。如果GID与存储在存储器中的识别相匹配，那么所述节点将确定心跳控制包1700是否是有序的。所述节点会将序列号码1715与存储器中的序列号码进行比较。在步骤1905处，如果序列号码1715小于存储在存储器中的值，那么所述节点将忽略所述包。如果序列号码1715大于存储在存储器中的值，那么心跳控制包1700是有序的且所述节点随后将通过将当前序列号码与最后所存储的序列号码进行比较来在步骤1906处确定心跳控制包1700是否是新的。如果所述节点确定所述消息不是新的，那么在步骤1907处仅更新发送者的路由条目。不中继心跳控制包1700。如果所述节点确定所述消息是新的，那么依据所述节点是GH 1300还是GN 1500，所述节点将执行两个功能中的一者。在步骤1908处执行节点类型的确定。如果所述节点是GH 1300，那么所述节点将在步骤1909处更新发送者的路由条目。不中继心跳控制包1700且所述节点将变成空闲的(1900)。然而，如果所述节点是GN 1500，那么所述节点将在步骤1910处针对所有群组成员条目更新路由表2300且中继心跳控制包1700。稍后将更详细地说明路由表2300的更新。

如果所述控制包是MR 1800，那么所述节点以步骤1911开始处理所述包。所述节点确定所述包是否是本机的(步骤1911)。所述节点会将GID 1705与存储在存储器中的群组识别进行比较。如果GID与存储在存储器中的识别不相匹配，那么所述节点将在步骤1912处起始外来MR处置。如果所述GID与存储在存储器中的识别相匹配，那么所述节点将确定发送所述MR 1800的节点是否是LPG 115的成员。所述节点会将节点ID 1810与存储在存储器中的成员资格列表进行比较。如果不存在匹配，那么所述节点将在步骤1914处仅中继MR 1800。将中继MR，使得新群组节点可在不必等待完整的心跳循环的情况下加入LPG。如果发送MR 1800的节点未列于所述加入列表中，那么可将所述节点视为加入节点。路由表2300中没有加入节点的路由条目。在一个实施例中，所述节点可朝向GH 1300转发MR 1800。所述节点将不更新路由表2300中的任何条目。在另一实施例中，所述节点可将(MR的)发起节点添加到目的地列表，即，保留发起节点的路由条目。所述节点可将中继节点信息作为下一跳跃保存且当以作为成员的发起节点接收到新的心跳控制包1700时，所述节点可用已经存储在存储器中的信息自动更新路由表2300。当完成新的路由条目时，可将所述发起节点分类为下游节点。

如果存在匹配，那么所述节点将在步骤1915处确定MR 1800是否是有序的。所述节点会将MR序列号码1805与存储器中的序列号码进行比较。如果MR序列号码1805小于存储在存储器中的值，那么所述节点将忽略所述包且变成空闲的(1900)。如果MR序列号码1805大于或等于存储在存储器中的值，那么MR 1800是有序的且所述节点随后将通过检查所述节点是否已经从发起者接收到具有当前序列号码的MR1800(通过与最后存储的序列号码进行比较)来在步骤1916处确定MR 1800是否是新的。如果所述节点确定所述消息不是新的，那么仅更新发送者的路由条目(步骤1917)。不中继MR 1800。如果所述节点确定所述消息是新的，那么依据所述节点是GH 1300还是GN 1500，所述节点将执行两个功能中的一者。执行节点类型的确定(步骤1918)。如果所述节点是GH 1300，那么所述节点将在步骤1919处更新即刻发送者及发起者的路由条目。不中继MR 1800且所述节点将变成空闲的(1900)。然而，如果所述节点是GN 1500，那么所述节点将在步骤1920处针对发送者及发起者更新路由表2300且中继MR 1800。稍后将更详细地说明路由表2300的更新。

图20-21图解说明在节点接收到心跳控制包1700时更新路由表2300的方法。如果所述节点在步骤2000处接收到新鲜的心跳控制包1700，那么在步骤2005处更新路由表2300。当接收到新鲜的心跳控制包1700时，节点可确定所述包来自哪里，即，即刻中继节点。所述中继节点是针对GH的下一跳跃。所述节点在步骤2100处更新针对GH的下一跳跃值。接下来，所述节点将在步骤2105处添加或更新目的地列表。所述目的地列表是LPG 115的所有成员的列表。所述过程包括移除所述群组的前成员的路由目的地及插入新成员的路由条目。所述节点随后将在步骤2110处将针对所有目的地的下一跳跃设定为GH 1300。GH 1300起初是针对所有目的地的下一跳跃。当关于LPG 115的更多信息变得可用时，所述下一跳跃将改变。所述节点随后将在步骤2010处更新所述信息的新鲜性指示符。具体来说，所述节点将重置计时器以用于追踪心跳控制包。所述节点还将在存储器中存储序列号码，且丢弃陈旧的信息。所述节点随后将在步骤2015处将跳跃计数递增1。另外，在节点中继心跳控制包1700之前，所述节点将在步骤2020处将其自己的IP地址插入所述包中作为到GH的下一跳跃。在步骤2000-2020中所说明的包处理之后，所述节点在步骤2025处中继所述消息。

如果所述节点在步骤2000处接收到复制心跳控制包1700，那么在步骤2030处仅更新路由表2300中的即刻发送者的条目。所述更新包括在图21中所说明的步骤2100-2110处的更新过程。另外，在步骤2035处也更新新鲜性指示符。

每当接收到新鲜的MR 1800时，所述节点使用来自MR 1800的信息修改路由表2300。MR 1800提供产生更好路由路线的额外路由信息。每一节点可从所有下游节点、距离一次-跳跃的上游节点或对等节点收听MR。对于下游及上游节点，所述节点可收听一次跳跃内的所有节点的MR 1800。通过将对应路由条目的下一-跳跃设定为MR的中继节点来更新路由表2300。所述节点检查MR的发起者的路由条目。如果所述下一-跳跃不是中继节点，那么修改所述条目。另外，更新即刻发送者的路由条目且直接连接(即，针对目的地的下一跳跃)是目的地。更新与MR 1800相关联的路由条目的新鲜性指示符且更新发送MR 1800的发起节点的序列号码。只有在接收到心跳控制包1700及MR 1800两者之后，路由表2300才是完整的。相应地，路由表2300仅用于在所述表完整之后转发消息。在更新过程期间，先前的路由表2300用作转发表。

所述转发表是用于包转发的路由信息。在内部路由表2300的构造完成之后，所述节点重置所述转发表以使用新的路由数据来实现包转发。

图22图解说明用于单播IP包转发的有限状态机。节点的初始状态是空闲的(2200)。当单播包到达时，所述节点确定所述包的最终目的地是否是所述节点(状态2205)。如果所述最终目的地相匹配(即，所述包的目的地地址与节点IP地址相匹配)，那么所述节点消耗所述包(状态2210)。处理所述IP包。如果所述包不是去往所述节点，那么所述节点转发所述包(状态2215)。具体来说，所述节点首先用来自所述IP包的信息更新路由表2300且随后在转发表中寻找将所述包转发到所述转发表中所列的下一跳跃邻居的目的地地址。

图23图解说明内部路由表2300的格式的实例。IRT 2300是存储在存储器中的数据库。IRT 2300的第一列列举LPG中的所有可路由条目或目的地。第二列列举针对每一目的地的下一跳跃。在另一实施例中，IRT 2300可包括序列号码及时间戳以维持或指示信息的新鲜性及节点分类，即，上游、对等、下游、加入。

多播

在另一实施例中，LPG网络能够支持多播消息功能性。在单播中，由于发送节点(例如，事故的目击者)向一个特定接收器发送或引导消息，因此需要多个消息来向多个接收器发送相同的信息。此导致消耗大的网络带宽及消息延迟。举例来说，在单播中，如果特定消息具有六个不同的接收者，那么在发送者与其相邻节点(即，接收者)之间的链路上发射六个不同且复制的消息。使用所述网络六次来发射相同的消息且发送者的最后发射的接收者需要等待更长的时间。另外，发送者必须提前知道每一接收者，即，每一接收者的IP地址。

在多播发射中，发送者不产生消息的复制拷贝；其向所有接收者发送一个消息。使用多播可显著地节约网络带宽。举例来说，如果发送者需要向六个一次-跳跃相邻接收器发送一个消息，那么所述发送者将向所有六个接收器产生一个多播消息。所使用的总带宽将减少到1/6。另外，不需要预先完全组织所述节点，即，每一节点不需要知道每个其它节点的地址，仅需要知道多播群组2400的多播群组2400识别或IP地址。多播群组2400内的每个节点将接收所述多播消息。此外，下文所说明的多播树或网可支持多播群组中的所有多播成员成为源节点且彼此进行通信。不需要创建单独的多播树，一棵树用于每一源节点来与其它节点进行通信。

不同于单播，多播每一多播会话与多个源及接收器打交道。举例来说，RSU 100尝试向多个学校公共汽车散布一条急迫信息。为立刻传递所述信息，必须在发射所述消息之前建立所涉及的学校公共汽车之间的路径。在多播中，多播成员之间的路由路径是基于多播树的。使用抢先多播路由方法来构建多播树或网且其可计及特别网络中因大多数节点的移动性而产生的动态改变。根据本发明，可快速调整所述树或网以避免延迟及丢失多播消息。

在根据本发明的特别网络中，参与者通常由单次跳跃(即，直接邻居)或多次-跳跃连接。从多播成员创建多播群组2400，所述多播成员称作叶节点。可选择每一叶节点之间的任何节点作为多播转发节点(FN)2410且其用于将多播包转发到相关联的多播成员。

图24图解说明多播群组2400的实例。多播群组2400包括三个多播成员LN12405₁、LN2 2405₂及LN3 2405₃。多播群组2400还包括转发节点FN1 2010₁及FN22010₂。在此实例中，群组标头GH 1300也是转发节点2410。在图24中所描绘的剩余节点是群组节点1500。LPG 115中的所有节点能够是叶节点2405或转发节点2410或两者。基于上文已经加以说明的类似控制及形成包来创建多播树。所述多播树在不显著增加带宽及控制包中的额外信息的情况下利用所述控制包中所包括的信息。所述控制包包括心跳控制包1700及MR 1800。多播树提供从任何源(即，叶节点)到所有接收器(即，其它叶节点)的路径。

为建立多播会话，对多播会话感兴趣的节点启动对应于所述多播会话的多播应用程序。所述应用程序存储在存储器中。相应地，所述节点变成叶节点且向LPG 115释放指示其想加入所述会话的兴趣的信号(MR 1800)。这些信号起始用于所述多播会话的多播树的产生。

在接收到所述起始信号时，节点变成所述多播会话的FN 2410。FN 2410可接受及转发与所述多播会话相关联的多播包。

参照图24，LN1-3 2405_1-3通过启动与多播会话相关联的多播应用程序而加入所述多播会话(例如，天气服务会话)且变成叶节点2405。选择FN1 2410₁、GH 1300、LN2 2405₂及FN2 2410₂作为FN 2410以形成所述多播会话的多播树，所述多播树跨越所有叶节点LN1-3 2405_1-3。

根据本发明，可以两种方式创建多播树。图25图解说明一种根据本发明的实施例的用于形成多播树的方法。在此实施例中，GH控制多播树的创建。在步骤2500处，所述GH必须为LPG 115内的每一节点指派分类。所述分类是基于从GH 1300来看一节点是上游节点还是下游节点。如果从GH 1300来看一节点是上游节点，那么向所述节点指派第一分类，且如果从GH 1300来看一节点是下游节点，那么向所述节点指派第二分类。举例来说，一种分类可以是蓝色且可向位于GH 1300的一个侧上的所有节点指派蓝色，且另一分类可以是红色且将向GH 1300的另一侧上的所有节点指派红色。GH 1300将向LPG 115内的所有节点广播包括所述分类的心跳控制包1700。在步骤2505处，每个节点确定从GH开始的跳跃计数。直接从心跳控制包1700确定从GH开始的跳跃计数。在步骤2510处，GH 1300将收集关于叶节点2405的信息。直接从成员资格报告确定此信息。在步骤2515处，GH 1300基于所收集的信息来界定叶节点2405卷入其中的多播会话的范围。具体来说，GH 1300处理所有MR 1800且找出哪些节点是叶节点2405(即，多播会话的成员)、其分类及跳跃距离。举例来说，红色及4次跳跃的距离，蓝色及1次跳跃。所述范围限制多播转发的测距。所述多播会话的由GH 1300界定的范围内的中继节点变成FN 2410。所述组FN 2410代表多播网。

图26图解说明根据此实施例的多播群组2400的实例。阴影区代表多播群组2400的范围。在此实例中，叶节点LN1 2405₁在GH 1300_m的一个侧上且叶节点LN2 2405₂及LN3 2405₃在另一侧上。LN1 2405₁的分类将是第一分类，即红色，且叶节点LN22405₂及LN3 2405₃的分类将是第二分类，即蓝色。在所述红色侧上，最远的叶节点距GH 1300三次跳跃，且在所述蓝色侧上，最远的叶节点距离2次跳跃。因此，多播群组2400的范围是从3次跳跃红色到2次跳跃蓝色。通过心跳控制包1700将此范围信息广告到中继节点。一旦中继节点接收到所述范围信息，那么其确定其是否变成FN 2410。如图26中所示，在从3次跳跃红色到2次跳跃蓝色的测距内的那些中继节点变成多播会话的FN 2410。叶节点LN2 2405₂是叶节点及FN 2410两者。使用成员之间的最短路径来路由多播消息。

如上所述，基于心跳控制包1700及MR 1800来创建多播树。GH 1300以预界定的间隔广播心跳控制包。将心跳控制包1700传递到LPG115中的所有节点。响应于心跳控制包1700，每一节点向GH 1300发送MR 1800。朝向GH 1300中继MR 1800的节点是中继节点(RN)。对于多播，更新心跳控制包1700及MR 1800的内容以包括与多播相关的信息。具体来说，在心跳控制包1700中添加分类信息及在MR 1800中包括多播范围信息且成员的分类及GH的跳跃距离。图27及28是用于创建多播树的心跳控制包1700及MR 1800的实例。

在接收到心跳控制包1700时，节点获得其分类、其跳跃距离以及多播范围信息。基于心跳控制包1700中的范围信息，中继节点确定其是否需要变成FN 2410。具体来说，所述范围内的中继节点变成FN 2410。在多播会话的多播转发条目中将所述多播会话的所有FN 2410反映为多播转发表(MFT)3100中的条目。MFT 3100反映多播树的结构。每个心跳循环(即，在每一心跳控制包1700及MR 1800之后)更新MFT 3100。换句话说，更新所述多播树及MFT 3100以反映加入及离开的节点以及多播成员的移动性。

图29图解说明根据本发明此实施例的用于多播消息收发的基于LPG的路由方法。起初，每一节点是空闲的(2900)。当包到达(2901)时，所述节点确定所述包是心跳控制包1700还是MR 1800。依据控制包的类型，所述节点执行特殊的包处理。所述节点如步骤2902确定所述控制包的类型。如果所述控制包是心跳控制包1700，那么所述节点以步骤2903开始处理所述包。所述节点确定所述包是否是本机的(步骤2903)。如果包是针对同一LPG 115(即，所述包具有相同的GID 1705)，那么所述包是本机的。所述节点会将所述GID与存储在存储器中的群组识别进行比较。如果GID与存储在存储器中的识别不相匹配，那么所述节点将在步骤2904处起始外来心跳控制包1700处置。通常，外来HB处置将导致所述节点忽略所述包。如果GID与存储在存储器中的识别相匹配，那么所述节点将确定心跳控制包1700是否是有序的。所述节点会将序列号码与存储器中的序列号码进行比较。如果所述序列号码小于存储在存储器中的值，那么所述节点将在步骤2905处忽略所述包。如果所述序列号码大于及等于存储在存储器中的值，那么心跳控制包1700是有序的且所述节点随后将在步骤2906处确定心跳控制包1700是否是新的(即，序列号码大于最后存储的序列号码)。如果所述节点确定所述消息不是新的，那么所述节点将忽略所述消息且变成空闲的，即，返回步骤2900。如果心跳控制包1700是新的，那么所述节点将在步骤2907处确定所述节点是否是中继节点(RN)。如果所述节点不是RN，那么所述节点将在步骤2908处更新存储器中的信息，例如从GH开始的跳跃计数及分类。另一方面，如果所述节点是RN，那么所述节点将在步骤2909处确定所述节点是否在范围内。GH 1300基于所接收的MR 1800来界定所述范围。如果所述GH位于所界定的范围内，那么GH 1300变成FN 2410。如果所述RN在所述范围内，那么所述RN变成FN且在步骤2910处将所述多播会话的识别(即，类别D多播IP地址)添加到MFT 3100。另外，所述节点(现在是FN 2410)视需要更新跳跃计数信息及分类。如果所述RN不在所述范围内，那么所述RN将在步骤2909处更新存储器中的信息，例如从GH开始的跳跃计数及分类。

如果所述控制包是MR 1800，那么所述节点以步骤2911开始处理所述包。所述节点确定所述包是否是本机的(步骤2911)。所述节点会将GID 1705与存储在存储器中的群组识别进行比较。如果所述GID与存储在存储器中的识别不相匹配，那么所述节点将在步骤2912处起始外来MR处置。

如果所述包是本机的，那么所述节点将在步骤2913处确定MR 1800是否是有序的。所述节点会将序列号码与存储器中的序列号码进行比较。如果所述序列号码小于存储在存储器中的值，那么所述节点将在步骤2913处忽略所述包。如果所述序列号码大于或等于存储在存储器中的值(即，MR 1800是有序的)，那么所述节点将在步骤2914处决定所述节点是否是GH 1300。如果所述节点是GH 1300，那么所述节点将在步骤2915处收集MR 1800中所包含的信息及所述范围。具体来说，MR 1800包括分类信息、到GH的跳跃计数信息及多播群组2400成员资格信息。使用此信息，在发射心跳控制包1700之前，GH 1300可视需要调整多播群组2400的范围。另外，GH 1300将修改MFT 3100，即，将自身添加为FN 2410。最后，GH 1300将视需要改变节点的分类以计及移动性。

另一方面，如果所述节点不是GH，那么所述节点将在步骤2916处确定所述节点是否是RN。如果所述节点自己的节点的ID等于MR 1800中的下一-跳跃中继ID(例如，IP地址)，那么所述节点是MR 1800的RN。每个节点维持其节点状态，例如GH、RN及FN。如果所述节点不是RN，那么所述节点将在步骤2917处仅更新分类信息。如果所述节点是RN，那么所述节点将在步骤2918处将其节点状态设定为RN且更新分类信息。

图30A及30B图解说明GH 1300的功能节点状态跃迁图表(图30A)及RN的功能节点状态跃迁图表(图30B)两者。GH 1300可处于FN 2410状态或不处于FN 2410状态，即，非FN 3000状态或FN 3010状态。如果GH 1300位于多播群组2400的范围以外，那么其通过跃迁3005将处于多播群组2400的非FN状态3000。如果GH 1300在多播群组2400的范围内，那么GH 1300将通过跃迁3015跃迁到FN 2410状态3010。一旦处于FN状态3010，FN 2410将设定FN计时器。所述FN计时器用于控制一节点作为FN 2410的时间。所述计时器被设定为预界定的时间周期。当处于FN状态3010时，节点FN仅在所述FN计时器期满时通过跃迁3025移动到非FN状态。

并非GH的节点可处于四个状态中的一者。规则节点(即，非RN及非FN两者)3030、RN状态3040、FN状态3050及FN/RN状态(FN及RN两者)3060。图30B中所接收的有效MR意指所接收的MR 1800去往所述节点。当规则节点(状态3030)接收到MR 1800时，所述节点通过跃迁3035跃迁到RN(状态3040)。一旦RN(状态3040)在接收到心跳控制包1700时，所述RN将通过3055跃迁到FN 2410(状态3050)或通过跃迁3040回到规则节点(状态3030)。如果所述RN在所界定的范围内，那么所述RN将通过跃迁3055变成FN(状态3050)。然而，如果RN 3040(状态3040)不在所述范围内，那么所述RN将跃迁到规则节点状态3030。FN(状态3050)在其计时器期满时通过跃迁3065将其状态改变回规则节点。FN 2410可以是RN及FN两者。如果所述FN(状态3050)接收到不同的MR 1800，那么FN 2410将通过跃迁3075跃迁到状态3060以变成RN/FN两者(状态3060)。所述节点将保持处于状态3060作为FN/RN两者，直到其接收到新的心跳控制包1700(跃迁3085)。

图31图解说明根据本发明的用于多播路由的MFT 3100的实例。MFT 3100的条目由多播群组地址(例如，类别D IP地址)及传出接口组成。如果节点在MFT 3100中列有多播群组2400，那么所述节点将是所述多播群组2400的FN 2410。每一FN 2410在存储器中存储MFT 3100。相应地，在从源或相邻FN 2410接收到多播包时，其转发所述多播包。

对于非GH，仅基于心跳控制包1700来更新MFT 3100，将所述多播会话的多播群组2400地址添加为MFT 3100的条目且附属计时器(即，所述条目的FN计时器)开始(或在再新所述条目的情况下重新开始)。如果所述计时器期满(即，再新未发生)，那么将从MFT 3100中移除所述条目。GH 1300在其接收到MR 1800时更新MFT 3100。

每一心跳控制循环更新MFT 3100。心跳控制循环包括一组心跳控制包1700及MR 1800两者的时间。由于节点移动的事实，中继节点组可针对每一心跳控制循环而改变。在此实施例中，由于多播FN 2410是RN的子组，且RN可频繁地改变，因此必须每个心跳控制循环更新多播网及MFT 3100。多播成员资格的改变反映在下一HBC(心跳循环)处的网及MFT 3100上。

FN计时器与MFT 3100中的每一条目相关联。时间周期将是心跳间隔的倍数或仅比所述心跳间隔大一点。如果FN 2410仍在所述范围内，那么FN计时器将再新。如果所述节点未接收到有效的MR 1800及心跳控制包1700(其指示所述节点在预界定的时间周期内在所述范围内)，那么所述FN计时器将期满。如果MFT 3100中所列举条目的FM计时器期满，那么将从MFT中移除所述条目，即，所述节点变成多播会话的由所述条目代表的非FN。

通过MR 1800及心跳控制包1700发射来检测叶节点2405的移动性。大约需要两个HBC(心跳循环？)来检测叶节点2405的移动及更新所述网，即MFT 3100。

在第二多播实施例中，GH 1300将不界定多播群组2400的范围。在此实施例中，多播成员与GH 1300之间的所有RN变成FN 2410。在此实施例中，由于GH 1300未界定所述范围，因此多播群组2400更快速地形成。多播成员在其MR 1800中指示多播成员资格信息。所述成员将MR 1800中的叶节点状态设定为多播状态。在接收到MR 1800时，RN变成相关联多播群组2400的FN 2410。FN 2410在其自己的MR 1800中设定FN状态。

根据此多播实施例，不需要向心跳控制包1700添加任何额外信息。所述包可与图17中所描绘的包相同。

MR 1800将类似于图18中所描绘的MR 1800，然而，将添加关于多播成员资格(例如，占线多播群组2400)及节点状态(即，FN 2410或叶节点2405)的信息。

图32图解说明根据第二实施例的经修改MR 1800的实例。在此实施例中，节点状态仅基于MR 1800而改变。

图33图解说明根据本发明此实施例的用于多播消息收发的基于LPG的路由方法。起初，每一节点是空闲的(3300)。当包到达(3301)时，所述节点确定所述包是心跳控制包1700还是MR 1800。依据控制包的类型，所述节点执行特殊的包处理。所述节点如步骤3302确定控制包的类型。

如果所述控制包是MR 1800，那么所述节点以步骤3303开始处理所述包。所述节点确定所述包是否是本机的(步骤3303)。如果包是针对同一LPG 115(即，所述包具有相同的GID 1705)，那么所述包是本机的。所述节点会将GID 1705与存储在存储器中的群组识别进行比较。如果GID与存储在存储器中的识别不相匹配，那么所述节点将在步骤3304处起始外来MR处置。通常，外来MR处置将导致所述节点忽略所述包。

如果所述包是本机的，那么所述节点将在步骤3305处确定MR 1800是否是有序的。所述节点会将序列号码与存储器中的序列号码进行比较。如果所述序列号码小于存储在存储器中的值，那么所述节点将在步骤3305处忽略所述包。如果所述序列号码大于或等于存储在存储器中的值，那么MR 1800是有序的且所述节点将在步骤3306处决定MR 1800是否原始从叶节点2405发送。如果MR 1800不是从叶节点2405发送的，那么所述节点将出于多播路由的目的而忽略MR 1800。如果MR 1800是从叶节点2405发送的，那么所述节点将在步骤3307处确定所述节点是GH 1300还是RN。如果所述节点不处于任一状态，那么所述节点将出于多播路由的目的而忽略MR1800。如果所述节点是GH 1300或RN，那么所述节点将在步骤3308处更新MFT 3100，即，变成FN 2410。此更新包括将多播群组2400添加到MFT 3100。

图34图解说明根据此实施例的节点的功能状态跃迁图表。节点可处于多播群组2400的非FN状态3400或FN状态3410。如果状态3400中的节点接收到具有叶节点状态的MR 1800，那么所述节点将跃迁到状态3410且变成FN 2410。FN 2410将设定所述多播会话的FN计时器。如果多播群组2400的FN时间期满，那么FN 2410将其状态从3410改变为3400且通过跃迁3420变成非FN(即，规则节点)。当处于状态3410(即，当作为FN)时，如果所述计时器未期满，那么FN 2410通过跃迁3425保持为FN。

在第三多播实施例中，GH 1300可修剪根据以上实施例创建的多播群组2400的范围以提高路由的效率。所述修剪操作移除不必需的FN。在从叶节点2405收集MR1800之后，GH 1300界定有效的修剪覆盖范围且视需要发送修剪消息3500。修剪消息3500与心跳控制包1700分离。所述有效修剪覆盖范围被作为从GH到最近叶节点的跳跃计数传达。修剪消息3500仅由有效修剪覆盖范围内的FN处理及中继。位于所述有效修剪覆盖范围中的FN移除其MFT 3100中的相关联多播转发条目且变成规则节点。

图35图解说明修剪消息包3500的实例。修剪消息包3500包括群组识别、群组标头，识别序列号码、多播成员识别及有效修剪覆盖范围。所述多播成员识别是多播群组2400的IP地址。

图36图解说明根据本发明此实施例的用于多播消息收发的基于LPG的路由方法。起初，每一节点是空闲的(3600)。当在3601处包到达时，所述节点确定所述包是心跳控制包1700还是MR 1800还是修剪消息包3500。依据控制包的类型，所述节点执行特殊的包处理。所述节点如步骤3602确定控制包的类型。

如果所述控制包是MR 1800，那么所述节点以步骤3603开始处理所述包。所述节点确定所述包是否是本机的(步骤3603)。如果包是针对同一LPG 115(即，所述包具有同一GID)，那么所述包是本机的。所述节点会将所述GID与存储在存储器中的群组识别进行比较。如果所述GID与存储在存储器中的识别不相匹配，那么所述节点将在步骤3604处起始外来MR处置。如果所述包是本机的，那么所述节点将在步骤3605处确定MR 1800是否是有序的。所述节点会将序列号码与存储器中的序列号码进行比较。如果所述序列号码小于存储在存储器中的值，那么所述节点将在步骤3605处忽略所述包。如果所述序列号码大于或等于存储在存储器中的值，那么MR1800是有序的且所述节点将在步骤3606处决定所述MR是否原始从叶节点2405发送。如果MR 1800不是从叶节点2405发送的，那么所述节点将出于多播路由的目的而忽略MR 1800。如果MR 1800是从叶节点2405发送的，那么所述节点将在步骤3607处确定所述节点是否是GH 1300。如果所述节点不是GH，那么所述节点将在步骤3608处确定所述节点是否是RN。如果所述节点既不是GH也不是RN，那么所述节点将出于多播路由的目的而忽略MR 1800。如果所述节点是RN，那么所述节点将在步骤3609处更新MFT 3100，即，在步骤3609处变成FN 2410。此更新包括将多播群组2400添加到MFT 3100。

如果所述节点是GH 1300，那么GH 1300将在步骤3610处基于预设的参数来确定是否需要修剪。所述预设参数可以是：仅GH 1300的一个侧上存在多播成员。GH1300将确定在多播群组2400中将不需要GH。GH 1300将从MFT 3100中移除多播群组2400id。另外，GH 1300将确定到所述GH的最近多播成员。此确定将基于从GH开始的跳跃计数。当其接收到源自GH的修剪消息时，将修剪位于修剪覆盖范围内的任何FN 2410。通过修剪FN(不具有叶节点且位于修剪覆盖范围内的FN)来中继修剪消息，且具有叶节点的FN(其最接近GH)停止中继修剪消息。

如果在步骤3602处所述节点确定所述包是修剪消息包3500，那么包处理将在步骤3611处开始。所述节点在步骤3611处确定所述包是否是本机的。如果包是针对同一LPG 115(即，所述包具有相同的GID)，那么所述包是本机的。所述节点会将GID与存储在存储器中的群组识别进行比较。如果所述GID与存储在存储器中的识别不相匹配，那么所述节点将忽略所述包且变成空闲的。所述节点随后将在步骤3612处确定修剪消息包3500是否是有序的。所述节点会将序列号码与存储器中的序列号码进行比较。如果所述序列号码小于存储在存储器中的值，那么所述节点将在步骤3613处忽略所述包。如果所述序列号码大于或等于存储在存储器中的值，那么修剪消息包3500是有序的且所述节点随后将在步骤3614处确定其是否是FN 2410。如果所述节点不是FN，那么所述节点将忽略所述包且变成空闲的。如果所述节点是FN2410，那么所述节点将在步骤3615处确定其是否在有效修剪覆盖范围内。比最近的叶节点更接近GH 1300的任何FN 2410在所述有效修剪覆盖范围内。此确定基于到GH的跳跃计数。所述节点会将先前存储在存储器中的到GH的跳跃计数与有效修剪覆盖范围中的跳跃计数信息进行比较。如果到GH的跳跃计数小于来自所述有效修剪覆盖范围的跳跃计数，那么所述FN在步骤3616处变成非FN。所述节点将更新MFT3100且从MFT 3100中移除所述多播识别。如果到GH的跳跃计数大于来自所述有效修剪覆盖范围的跳跃计数，那么所述节点将保持为FN 2410。

如果在步骤3602处所述节点确定所述包是心跳控制包1700，那么所述节点将在步骤3617处仅更新存储在存储器中的跳跃计数信息及其它信息。

图37A及37B图解说明根据此实施例的GH 1300的功能状态跃迁图表(图37A)及RN的功能状态跃迁图表(图37B)。如图37A中所图解说明，GH 1300可处于多播群组2400的非FN状态3700或FN状态3710。如果状态3700中的节点接收到具有叶节点状态的MR 1800，那么所述节点将通过跃迁3705跃迁到状态3710且变成FN 2410。FN 2410将设定所述多播会话的FN计时器。如果多播群组2400的FN计时器期满或如果确定修剪，那么FN 2410将其状态从3710改变为3700且通过跃迁3720变成非FN(即，规则节点)。当处于状态3710(即，当作为FN)时，如果所述计时器未期满或未被重置，那么FN 2410通过跃迁3715保持为FN。

同样，RN可处于多播群组2400的非FN状态3700或FN状态3710。如果状态3700中的节点接收到具有叶节点状态的MR，那么所述节点将通过跃迁3705跃迁到状态3710且变成FN 2410。FN 2410将设定所述多播会话的FN计时器。如果多播群组2400的FN时间期满或如果接收到修剪消息包3500，那么FN 2410将其状态从3710改变为3700且通过跃迁3725变成非FN(即，规则节点)。当处于状态3710(即，当作为FN)时，如果所述计时器未期满或未被重置，那么FN 2410通过跃迁3715保持为FN。

由于大多数节点的移动性，MR 1800在不同时间周期所采取的从叶节点2405到GH 1300的路径不同，从而导致用于每个MR周期的不同组FN 2410。因此，通过FN计时器及周期性MR消息来更新多播网或MFT 3100。可通过控制FN计时器的时间及周期性MR 1800的间隔来实现更新MFT 3100的效率。通过控制这些参数，可更新MFT 3100以计及叶节点2405及FN 2410两者的移动性。

当新的多播成员想要加入正在进行的多播会话时，其针对所述多播会话发送其具有叶节点状态的MR 1800以及其想要加入的会话的多播识别。

图38A及38B图解说明两个多播群组，一个群组完全基于MR 1800形成(图38A)且一个群组基于MR 1800及修剪消息包3500形成。如图38A中所描绘，叶节点LN1、LN2及LN3 2405_1-3通过朝向GH 1300发送MR 1800来加入多播群组2400。每一叶节点与GH 1300之间的所有中继节点(RN)变成FN 2410，例如FN1、FN2、FN3及FN4(2410_1-4)。所形成的多播群组2400包括五次跳跃，大小5。然而，由于所有三个叶节点LN1、LN2及LN3 2405_1-3在一起彼此接近(即，在GH 1300的同一侧上)，因此在多播群组2400将不需要GH 1300。相应地，GH 1300通过首先修剪自身来起始修剪，从而导致GH 1300变成非FN(图38B)。基于所收集的多播消息，GH 1300确定有效修剪覆盖范围。在此情况下，由于LN3 2405₃最接近GH 1300且距离2次跳跃，因此修剪发生多达2次跳跃：FN4 2410₄及FN3 2410₃变成规则节点。所述网由仅FN1 2410₁及FN2 2410₂组成。仅FN1 2410₁及FN2 2410₂将在MFT 3100具有多播群组识别。

图39图解说明每一分级层的FN的多播转发功能的实例。通过UDP将控制包3930传递多多播处理器3915，所述处理器在应用层3910中运行。使用上述方法中的任一者的多播处理器3915可更新实施在IP层3905中的多播转发表(MFT)3100，其是IP多播转发模块的部分。多播数据包输入3935最初由MAC层3900接收且被转发到IP层3905以基于MFT 3100来确定应中继还是过滤掉多播数据包输入3935，所述MFT 3100由多播处理器3915更新。如果确定转发数据包输入3935，那么FN 2410将所述包作为多播数据包输出3940转发。多播控制包3930及多播数据包输入3935不被MAC层3900过滤掉。必须在MAC层3900上启用所有多播模式，使得可接受MAC中的所有多播帧，即，不被MAC层3900过滤掉且被转发到IP层3905。通过在接口上启用所有多播模式，到网络的所有多播包(不管包中的多播地址)将由所述接口接收。如果不启用所有多播模式，那么所述接口仅接受其多播地址与在所述接口上指派的那些相匹配的多播包。

图40图解说明根据本发明的实施例的FN 2410的转发功能的流程图。起初，FN2410在步骤4000处是空闲的。在步骤4005处，FN 2410接收多播数据包输入3935。IP层3905随后将在步骤4010处确定多播群组2400是否在MFT 3100中。IP层3905会将多播群组2400的来自多播数据包输入3935的IP地址与存储在MFT 3100中的IP地址进行比较。基于所述比较的结果，FN将在步骤4015处丢弃多播数据包输入3935或确定多播数据包输入3935是否已经由FN 2410发送。每一FN 2410使被发送的所有多播数据包输入3935的已发送列表存储在存储器中。具体来说，所述已发送列表包括在预设时间周期内发送的所有多播数据包输入3935的识别。所述包识别包括多播数据包输入3935的源地址及来自IP包标头的识别信息。此预设时间周期可经控制以避免已发送列表变得过分大。所述已发送列表的功能是防止复制多播包的发射。因此，仅需要将多播数据包输入3935在所述已发送列表上列出短的时间周期，其足够长以确保所述包不是复制品。在步骤4020处，IP层3905将通过将所接收多播数据包输入3935的源(即，IP标头中的源IP地址)及id(即，IP标头中的识别)与已发送列表中的源及识别进行比较来确定是否已经发送多播数据包输入3935。如果存在匹配，那么FN 2410将在步骤4015处丢弃多播数据包输入3935且在步骤4000处变成空闲的。如果不存在匹配，那么先前未发送多播数据包输入3935且FN 2410将在步骤4025处发送多播数据包输入3935。FN 2410还将通过将来自多播数据包输入3935的源及id添加到所述已发送列表来在步骤4025处更新所述已发送列表。

在本发明的另一实施例中，为防止共同定位的FN不必需地发射复制包(其是对带宽的浪费)，除一个以外，将阻止所有共同定位的FN发送多播数据包输入3935，即，中继所述包。共同定位的FN是相同无线电测距(即，相同跳跃)内的FN。当两个不同的FN从相同的源向相同的接收者发送相同的多播数据包输入3935时，复制多播包被发送。

根据此实施例，如果FN 2410接收到多播数据包输入3935，那么其将检查多播数据包输入3935的MAC回退队列。如果多播数据包输入3935存在于所述队列中，那么将从所述队列中将其移除且包的发射将不发生，即，如果FN 2410在包发射的回退周期期间接收到所述包，那么其将抑制所述发射。IP层(IP转发模块)必须用信号通知MAC执行所述抑制。

图41图解说明针对交叉层(即，MAC层3900及IP层3905)操作的根据本发明此实施例的FN 2410的转发过程的流程图。具体来说，图41逐层图解说明FN 2410的转发步骤。

起初，FN 2410接收多播数据包(在图41中称作MP[s:g])。将包MP[s:g]转发到IP层3905以供处理。IP层3905在步骤4105处确定多播群组2400是否在MFT 3100中。IP层3905会将多播群组2400的来自MP[s:g]的IP地址与存储在MFT 3100中的IP地址进行比较。如果所述多播IP地址与MFT 3100中的多播IP地址不相匹配，那么所述IP层在步骤4110处丢弃所述MP[s:g]。如果所述多播IP地址与MFT 3100中的多播IP地址相匹配，那么IP层3905在步骤4115处确定所述MP[s:g]是否被发送。IP层3905随后将通过将所接收MP[s:g]的源及id与已发送列表中的源及id进行比较来确定MP[s:g]是否已经被发送。如果存在匹配，那么IP层3905将在步骤4120处丢弃MP[s:g]且IP层3905将在步骤4125处确定MP[s:g]是否已经在MAC层处的发射回退队列中。如果所述包不在所述发射回退队列中，那么所述节点将在步骤4140处变成空闲的。如果存在匹配，那么MP[s:g]在所述发射回退队列中，MAC层将在步骤4130处从所述发射回退队列中删除所述包。如果已发送列表中不存在匹配，那么MP[s:g]将在步骤4135处被添加在已发送列表中且被添加到发射回退队列以供发射。在步骤4140处转发MP[s:g]。

在另一实施例中，为改善中继消息的效率且为确保及时传递，将添加被动确认。在上文所说明的实施例中，不存在来自节点的对包被接收的确认。因此，不存在对叶节点接收到所述包的保证。相应地，不存在应重新发射所述包的指示。

根据此实施例，在发射包之后，FN 2410等待相邻的FN第二次转发所述包。当相邻FN 2410转发所述包时，初始FN 2410将接收所述包。此所接收的包是相邻FN接收到初始转发的被动确认。如果在一预设的时间周期内未接收到所述确认，那么初始FN可重新发射所述包。

图42图解说明针对交叉层(即，MAC层3900及IP层3905)操作的根据本发明此实施例的FN 2410的包括被动确认的转发过程的流程图。具体来说，图42逐层图解说明FN 2410的转发步骤。

步骤4205-4215与现有实施例相同，且因此将不再详细说明。如果在步骤4215处包MP已经被发送，那么将在步骤4220处丢弃新的MP。如果在步骤4215处所述包MP未被发送，那么所述节点将通过将所述包识别添加到已发送列表且将目的地添加到所述列表来在步骤4235处更新所述已发送列表。另外，所述节点将设定确认计时器且将确认状态参数设定为运行。此外，在步骤4235处，所述节点会将所述包(MP)发送到MAC层3900以供排队。任选地，所述节点可递增计数在一预定时间周期内所述包被发送到特定群组的次数的发送计数器。在步骤4240处将所述包(MP)添加到所述发射回退队列。

如果所述包已经被发送且如果新的MP被丢弃，那么所述节点将在步骤4225处确定确认的状态，即，所述包是否经确认。如果在预定时间内接收到被发送的包，那么包经确认。如果所述状态是运行(即，未经确认)，那么所述节点将在步骤4230处停止确认计时器且将确认状态修改为经确认。如果所述状态经确认，那么所述节点将在步骤4265处变成空闲的。同时，所述节点将监视所述确认计时器以确定所述计时器是否在未接收到所述确认的情况下期满。当在没有包的确认的情况下所述确认计时器期满时，所述节点将在步骤4260处重新发送所述包。另外，在步骤4260处，所述节点将重置所述确认计时器且将确认状态维持为“运行”。

将在步骤4240处将所述包添加到发射回退队列。

一般来说，移动车辆110可使用单个信道发射或多个信道发射来转发包。对于多个信道发射，移动车辆可使用一个发射器与多个目的地接收器或一个收发器。在前者的情况下，移动车辆110能够在两个信道中的任一者上进行发射且通过两个信道进行接收。但其不能够同时在同一信道上进行发射及通过所述同一信道进行接收。在后者的情况下，移动车辆110被限制为在特定信道上进行发射且通过特定信道进行接收，但所述发射及接收信道不必是相同信道。

在优选实施例中，发射将使用多个信道发生。对于多播，FN及叶节点活跃地选择用于发射及接收多播包的信道。在多信道系统的情况下，通量增加且延迟降低。然而，多信道系统需要FN 4210之间的现有信道协调。

在本发明的实施例中，FN 4210协调所述多信道环境，使得多播转发是信道交替转发。所述FN以交替模式布置发射及接收信道，使得发射及接收信道总是不同：如果FN 2410从CHA接收多播包，那么其将通过CHB转发所述多播包，反之亦然。

图43图解说明根据本发明此实施例的信道交替转发指派的实例。如图43中所描绘，存在两个信道CH1及CH2，分别是4310及4320。存在六个FN，即，FN1-FN6(2410_1-6)。FN之间的阴影区域指示五个无线电覆盖区。每一FN(即，FN1-FN6(2410_1-6))可经由CH1 4310及CH2 4320发射及接收包。然而，当在CH1 4310中接收包时，所述包将通过CH2被转发。同样，当在CH2 4320中接收包时，所述包将通过CH1 4310被转发。因此，线性连接的FN 2410将交替使用两个信道。

如果移动车辆115具有单个信道接收装置，那么通过心跳控制包1700及MR 1800的发射及接收来实现发射及接收信道的交替布置。心跳控制包1700将具有信道信息，即，GH 1300的发射及接收信道。心跳控制包1700由所有FN广播及接收。最接近GH 1300的FN(即，到GH的最小跳跃计数)将首先基于心跳控制包1700中的信息设定其信道。将选择这些FN的发射及接收信道来与GH的信道交替。一旦最接近的FN已设定其信道，那么下一最接近的FN将相应地指派其发射及接收信道。此将继续直到针对所有的FN设定所有的信道。

图44图解说明根据此实施例的发射及接收信道的信道指派的实例。图44使用如图43中所描绘的相同FN。FN4 2410₄是GH 1300。GH 1300向自身指派发射信道1T-CH1及接收信道2(R-CH2)。GH/FN42 410₄广播其具有发射及接收信道信息的心跳控制包1700。FN3 2410₃及FN5 2410₅指派其发射及接收信道以与GH/FN4 2410₄交替。FN3 2410₃及FN5 2410₅分别指派T-CH2及R-CH1用于其发射及接收信道。FN22410₂及FN6 2410₆随后基于心跳控制包中的信息及从GH开始的跳跃计数来指派其发射及接收信道。FN2 2410₂及FN6 2410₆指派T-CH1及R-CH2。最后，FN1 2410₁指派其发射及接收信道。FN1 2410₁指派T-CH2及R-CH1。

如果移动车辆110具有两个信道接收装置，那么不需要上文所识别的指派。每个FN 2410将能够在CH1或CH2上进行发送且在两个信道上进行接收。

从MAC层3900中的信道接入模块提供所接收多播包的信道信息。首先将传入多播包标记有接收信道。此允许用不同于所述接收信道的发射信道来识别并转发所述多播包。如果多播包标记有CH1，那么将通过CH2来转发所述多播包。叶节点2405将通过内部信道接入机制使其发射及接收信道与其FN 2410同步。

当在同一信道上同时接收包时，所述单个信道交替转发过程可导致隐藏终端问题，即，FN3 2410₃在信道1上从FN4 2410₄及FN2 2410₂两者接收包。

在另一实施例中，将以双信道交替方式指派发射及接收信道。双信道交替转发信道指派具有避免隐藏的终端状况的优点。此方法以双交替模式布置发射信道。其创建排他性发射信道的区且以双交替模式布置所述区。具有同一发射信道的排他性区每两次-跳跃出现。FN 2410可通过两个信道接收多播包。当接收到多播包时，所述包将通过给定的发射信道被转发。

图45图解说明根据此实施例的用于FN网的发射及接收信道的信道指派的实例。图45使用如图43中所描绘的相同FN，即，FN1-FN6(2410_1-6)。在此实例中，指派信道，使得T-CH1 4500具有一个排他性发射信道区域。T-CH2 4520具有两个排他性发射信道区域。另外，存在两个混合信道区域4510。FN1 2410₁及FN2 2410₂将在T-Ch2上发射；FN3 2410₃及FN4 2410₄将在T-CH1上发射；且FN5 2410₅及FN6 2410₆将在T-CH2上发射。每一FN(即，FN1-FN6(2410_1-6))可在任一R-CH1或R-CH2上接收。

图46图解说明根据本发明的实施例的接收及发射信道两者的信道指派的流程图。

在步骤4600处，GH 1300规定其自己的发射信道，即T-CH1。此发射信道将用作剩余FN 2410用来设定其发射信道的参考发射信道。GH 1300随后将在步骤4605处选择一个分类侧(例如，红色或蓝色)。选定的分类侧将用作参考分类侧。GH 1300随后将在步骤4610处将心跳控制包1700广播到所有FN 2410。在此实施例中，所述参考发射信道及分类侧的信息将包括在心跳控制包1700中。

在步骤4615处，所有其它FN 2410将接收心跳控制包1700且基于所述参考发射信道、所述分类侧及距GH的跳跃距离信息来抢先指派其自己的发射信道。如果FN2410位于所述参考侧内(即，所述参考分类侧的分类及所述FN两者相同)，那么其将基于公式mod(int[(1+h)/2]，2)来确定其发射信道，其中mod(a，b)是a除以b的除法中的正余数，int[]取一数字且砍掉任何十进制小数点，且h是距GH的跳跃距离。如果FN 2410位于并非参考分类侧的侧上，那么其将使用公式mod(int[h/2]，2)来确定其发射信道。如果所述公式的输出为1(用于任一情况)，那么FN 2410将其发射信道指派为与参考发射信道不同，即，如果所述参考发射信道是T-CH1，那么其会将其发射信道设定为T-CH2。如果所述公式的输出为0，那么其会将其发射信道设定为所述参考发射信道。

使用存储在存储器中的到GH的跳跃计数信息及从心跳控制包1700接收的信息，FN 2410将依据双交替模式指派来指派其发射信道。

虽然已将多播路由及单播路由说明为单独的过程，但两种路由方法可由相同的移动车辆110执行。相应地，所接收的包可能与一种路由方法无关，但将与另一种路由方法有关。因此，如果针对特定的路由过程将控制包说明为被忽略且所述节点变成空闲的，那么针对另一特定路由过程可能不忽略所述包且所述节点可能不变成空闲的。举例来说，对于单播路由，使用心跳控制包1700及MR 1800两者来更新路由表2300，而依据所述实施例，对于多播路由，可能仅需要所述两个控制包中的一者。

另外，主要参照移动车辆及移动节点说明所述单播及多播路由过程，然而，所述单播及多播路由过程可由任何节点(例如，RSU 100)执行。

移动车辆中的无线通信装置执行上文所说明的协议及方法，例如单播及多播。此无线通信装置类似于如图11中所描绘的RSU 100中的通信装置。所述无线通信装置包括广播构件或发射与接收构件，例如无线收发器，以用于在无线电覆盖测距内的节点之间提供无线通信。另外，控制构件(例如，微控制器、微处理器等)经配置以用于通过发射与接收构件来从其它节点接收信号及通过所述发射与接收构件向其它节点发射信号。所述控制构件还通过将上文所说明的协议作为处理器可执行指令执行来提供操作控制。存储构件设置在所述无线通信装置内且与所述控制构件进行操作通信。所述存储构件可以是存储器模块、可抽换式媒体、多个存储装置的组合等且尺寸经确定以存储执行所说明实施例的协议所必需的处理器可执行指令。此外，将计时构件作为单独的组件或通过控制构件的功能来提供。所述计时构件提供所说明实施例中所提及的每一计时器所必需的时间间隔追踪。激励构件(例如，电力供应)电连接到无线通信装置的所有组件，以视需要向所述组件提供操作功率。

用于执行所说明实施例的处理器可执行指令可以例如EPROM、快闪存储器或其它此类非易失性存储装置的形式嵌入于存储构件中。另外，处理器可执行指令可存储在例如光学或磁性媒体等计算机可读媒体上，或可在网络(例如，因特网)上下载。优选地，处理器可执行指令可由用户视需要周期性地进行更新，以向系统提供额外的增强(在其变得可用时)。

通过RSU的LPG间路由服务

在本发明的实施例中，RSU 100可在其无线电覆盖范围内的多个LPG 115之间中继包。在此实施例中，RSU 100不是一个特定LPG 115的部分，而是用作通过多个LPG 115向RSU无线电覆盖范围内的其它LPG 115传播信息(单播或多播)的边界节点。GH 1300、FN 2410、GN 1500将所有LPG间包、单播或多播转发到RSU 100。RSU 100随后将所述包中继到适当的LPG 115或节点。在每一LPG115内，每一节点将使用上文所说明的路由过程彼此进行通信。RSU 100可彼此链接以共享信息。链接的RSU 100向附近的RSU 100中继信息以到达较大数量的局部LPG 115。作为到主干网络的边缘节点的RSU 100可将LPG 115间包中继到较大数量的LPG115且中继到收集所述信息的主干服务器。

根据此实施例，RSU 100仅为LPG间中继节点且不是LPG 115的成员。此减少LPG 115将RSU 100并入的组织及角色指派时间。由于RSU不是完全参与到LPG 115中，因此维持初始的LPG结构。另外，消除RSU 100覆盖范围内的LPG115内的移动车辆110的边界节点(BN)的选择过程。然而，一旦在RSU区域以外，那么将需要边界节点。LPG 115及个别车辆以若干种方式发现RSU。车辆可具有对RSU 100的预先知识，从而允许其提前识别LPG间中继。此知识由其它RSU 100提供(在链接的RSU的情况下)或可能由前面的移动车辆110提供。另外，可在移动车辆110中预先配置RSU的位置及信息，或可经由来自RSU 100的将其指定为LPG间中继节点的信标动态地发现RSU 100。

RSU 100可通过从GH 1300收听心跳控制包1700来追踪其区域中的LPG 115。移动车辆115或节点在V-R及V-V信道两者上发送心跳控制包1700。V-V信道排他性地用于与LPG内相关的业务，而V-R信道用于LPG间业务。

其它RSU服务

RSU 100可用于多个网络服务及车辆服务。举例来说，RSU 100可提供节点的验证辅助、网络信息收集(例如，RSU的位置及IP地址)，LPG 115与RSU 100连接的配置辅助及移动节点漫游辅助。另外，RSU 100可用于车辆安全警报、基于RSU的定位、车辆维护信息、通行费收集及关于区域内的货物及服务的位置信息。某些上文所识别的服务可在没有主干的情况下起作用，然而，其它服务需要主干连接性。

在一个实施例中，RSU 100支持移动车辆110的网络验证。图47图解说明支持所述验证过程的RSU 100的实例。远程认证/证实机构(CA/VA)4700维持经认证且经授权节点4705的列表且提供验证服务。通常，进入网络的每一节点通过CA/VA4700个别地验证自身。然而，在高度移动的环境中，必须在较短的时间周期内执行所述验证，因为移动车辆在CA/VA 4700的测距内仅一短的连接周期(即，当所述节点在CA/VA 4700或另一标准固定节点的无线电覆盖范围内时)。根据本发明的此实施例，RSU 100通过在GH 1300与RSU 100进行通信(即，在RSU 100的无线电覆盖区域内)时将验证信息卸载到GH 1300来帮助CA/VA 4700。在图47中，虚线指示RSU 100的无线电覆盖区域。在所述列表被卸载到GH 1300之后，GH 1300将像CA/VA 4700那样作动作。GH 1300将使用心跳控制包1700及MR 1800来验证其它节点。因此，当LPG 115不在RSU 100的无线电覆盖范围内时，所述验证过程仍可发生。在此实施例中，心跳控制包1700及MR 1800将经修改以包括用于所述验证过程的参数。然而，所述验证过程不需要任何其它修改或开销。GH 1300可统一验证LPG115的成员。如所描绘，GH 1300验证移动车辆110₁-100₉及110₁₁，但拒绝110₁₀，即，移动车辆110₁₀被禁止。如果GN 1500不能够使用GH 1300进行验证，那么所述GN 1500可直接使用RSU 100完成向CA/VA 4700的验证。此冗余机制允许GH 1300在列表卸载或验证信号交换完成之前移动出LPG 115或RSU 100的测距的情形。

在另一实施例中，RSU 100可用于辅助所述网络配置过程及LPG 115形成。具体来说，由于RSU 100知道所述网络内的其它RSU 100及其无线电覆盖范围内的所有LPG 115，因此RSU 100可针对即将到来的RSU 100预先配置移动车辆110或辅助LPG 115形成。所述网络配置参数可包括时隙指派、信道指派、即将到来(即，下游)RSU 100的IP地址及ESSID。

RSU 100还可帮助为LPG 115指派V-V信道且辅助移动车辆110找到要加入的LPG 115。另外，RSU 100可辅助LPG115的合并及分裂。

图48图解说明辅助LPG维护、形成且提供网络配置辅助的多个RSU 100的实例。

RSU2 100₂能够针对RSU1 100₁的网络设定预先配置移动车辆110₇-110₁₁。此有助于减少连接延迟时间，从而一旦节点进入RSU1 100₁的无线电覆盖区域则给予所述节点更有效的通信时间。阴影区域指示RSU 100的无线电覆盖区域。举例来说，RSU2100₂将预先配置设定广播到移动车辆1107。可将此信息中继到LPG 115内的其它移动车辆110或直接从RSU 100接收此信息。使用RSU 100预先配置辅助，所述节点可在其移动通过各个RSU区域时维持与整个网络的虚拟连接。RSU2100₂将需要知道移动车辆正在行进的方向，因此其可确定适当的下游RSU 100，即，图48中的RSU1100₁。虽然图48描绘没有主干200的网络，但所述网络可包括包括所有RSU 100配置参数的数据库的主干。

另外，RSU 100可选择用于LPG内通信的V-V信道以避免信道干扰。RSU 100将使用V-R信道通知LPG115哪个信道可供使用。RSU 100会将所述信道指派发射到GH 1300以供中继到所述成员。举例来说，可由RSU1 100₁通过将此信息广播到移动车辆1102来向LPG1 115₁指派信道A。同样，可由RSU1 100₁通过将此信息广播到移动车辆1105来向LPG2 115₂指派信道B。移动车辆110₁及110₅将中继每一相应LPG 115内的其它车辆的消息。

如果RSU检测到因LPG 115的移动性而产生的冲突，那么RSU 100可向LPG 115发送经更新的信道指派。此将防止干扰，帮助所形成的LPG 115及新创建的LPG 115两者。对于新创建的LPG 115，RSU 100将向新创建的LPG 115指派可用信道。

另外，RSU 100可辅助移动车辆110找到LPG 115。RSU 100可广播关于LPG 115的信息，例如LPG识别、信道指派及使用V-R信道的成员的数量。举例来说，RSU1100₁可将此信息广播到LPG1 115₁及LPG2 1152的移动车辆110₆。在此实施例中，新成员可在收听到心跳控制包1700之前加入LPG 115。如果RSU 100被隔离，那么RSU100可仅辅助局部LPG 115(即，每一RSU 100的无线电覆盖区域内的车辆及LPG 115)的形成。然而，如果RSU 100是链接的，那么可预先配置从一个RSU 100移动到另一RSU 100的新移动车辆110以经由RSU 100加入另一LPG。

RSU 100可控制两个LPG 115的合并。RSU 100将向GH中的一者广播控制包从而要求GH 1300停止广播心跳控制包1700且调用其它GH来扩展心跳控制包1700的范围(跳跃计数)，使得其它LPG115中的移动车辆110可收听到测距扩展的心跳控制包1700并加入LPG 115。同样，RSU 100可控制一个LPG115的分裂。

在另一实施例中，RSU 100可充当临时消息储存库及信息收集装置。所有路过的移动车辆110可将信息存放到RSU 100以供其它移动车辆110拾取。RSU 100将收集并聚集其局部区域的信息。另外，如果链接到其它RSU 100，那么RSU 100可共享局部收集的信息。此外，如果连接到主干200，那么可将所述信息中继到主干200以供存储。

所收集的信息可包括交通信息、事故警报、天气信息及道路状况。可在没有请求的情况下将此信息广播到路过的移动车辆110。另一选择为，移动车辆110可活跃地请求此信息。如果RSU 100被隔离，那么移动车辆需要将相同的信息上载到移动车辆110所遇到的每一RSU 100。所述信息还可包括关于移动车辆110所遇到的其它RSU100的信息以构建RSU 100的数据库，即，经由路过的移动车辆110了解其它RSU。

图49图解说明使用两个链接的RSU的信息收集过程的实例。(RSU1 100₁及RSU2 100₂)。RSU1 100₁与RSU2 100₂由连接400链接。此连接400可以是有线连接或无线连接。RSU1 100₁及RSU2 100₂两者在V-R信道上广播所收集的信息。在此实施例中，RSU 100不是LPG 115的节点。个别节点可使用上文所说明的LPG路由过程来存放及接收信息或直接广播V-R信道的信息。移动车辆110将通过信标发现作为存放点的RSU 100。另一选择为，所述移动车辆可经由上游RSU发现其它RSU。如图49中所描绘，移动车辆110₅及110₆可从RSU2 100₂发现RSU1 100₁。RSU1 100₁是移动车辆110₁-110₄的存放点且RSU2 100₂是移动车辆110₄-110₆的存放点。移动车辆110₄可将信息存放到RSU1 100₁及RSU2 100₂两者。由于RSU1 100₁与RSU2 100₂链接，因此所有所存放信息可由所有移动车辆110₁-110₆接收。

在另一实施例中，RSU 100可用于向多个LPG115中继安全信息。图50图解说明两个RSU(RSU1 100₁及RSU2 1002)的用于路由安全信息的网络配置及转发过程的实例。每一RSU 100包括路由器1030及安全警报应用服务5000。安全警报消息由安全警报应用服务5000处置。安全警报应用服务5000根据消息的类型及消息中的内容来处理所述消息。其确定路由所述消息还是停止路由所述消息。

在用于路由安全消息的优选实施例中，所述网络包括主干200。主干200包括用于每一RSU 100的路由器。在主干200与RSU 100之间的是相应地引导信息的RSU集线器5010。

图50描绘五个LPG 115_1-5，每一者具有至少一个移动车辆110。图50描绘LPG11151中的事故。根据上文所说明路由过程中的一者，通过LPG内路由来在LPG1 115₁内转发安全警报消息。所述消息通过LPG间路由程序也在LPG115之间路由。此外，使用RSU 100及安全警报应用服务5000来在LPG 115之间路由所述消息。举例来说，LPG1 115₁内的一个节点将所述安全消息广播到RSU1 100₁。RSU 100₁使用安全警报应用服务5000₁来处理所述消息以确定是否应转发所述消息。RSU1 100₁可视需要将所述消息转发到LPG2 115₂及LPG3 115₃。另外，RSU1 100₁将所述安全消息发送到主干200。随后通过RSU集线器5010将所述消息路由到RSU2 100₂。RSU2 100₂使用安全警报应用服务5000₂来处理所述安全消息以确定是否应转发所述消息。RSU2 100₂可将所述消息转发到LPG4 115₄及LPG5 115₅。如所描绘，两个RSU(RSU1 100₁及RSU2 100₂)确定应将所述安全消息中继到剩余的LPG 115_1-5。虚线代表安全消息的中继。

在另一实施例中，RSU 100可用于在不使用GPS系统的情况下追踪移动车辆110的位置。图51图解说明两个RSU(RSU1 100₁及RSU2 100₂)的用于确定移动车辆115的位置的网络配置的实例。除包括位置应用服务5100以代替每一RSU 100中的安全警报应用服务5000以外，此实施例的所述网络配置大致类似于现有实施例(如图50中所描绘)。

位置应用服务5100周期性地广播其位置5110(即，RSU 100的位置)，每一移动车辆110将其存在报告给RSU 100中的位置应用服务5100。移动车辆110通过MR1800经由V-R信道将所述报告直接发送到RSU 100。另一选择为，每一移动车辆110可将MR 1800发送到GH且GH将聚集消息发送到RSU 100。此将节约带宽。RSU1100₁的无线电覆盖范围内的任何移动车辆110在区域1中，而RSU2 100₂的无线电覆盖范围内的任何移动车辆110在区域2中。

所述位置信息由位置应用服务5100散布到所有节点。所述位置信息存储在主干200中以供其它RSU 100使用。图51描绘被引导到LPG1 115₁以用于说明的一个信标5110，然而，信标5110被广播到所有LPG 115及移动车辆110。

根据此实施例，可追踪移动车辆的相对位置，即，区域1对区域2。对于更准确的位置测量，远程AP 330用于位置追踪。AP 330将发出位置信标5110。其覆盖范围内的移动车辆110将以MR 1800响应。相对位置信息将被转发到RSU 100及位置应用服务5100。可在较小区域(即，区域1，子A)内确定相对位置。另外，可增加信标5110及MR 1800的频率以获得更准确的位置追踪。来自路由器1030的虚线代表被转发到其它LPG 115_2-5的位置信息。

此特征特别用于追踪货物。另外，所述特征可用于追踪移动节点以支持一对一通信。举例来说，如果节点移动出LPG 115，那么LPG115不具有关于所述节点的任何信息。正在通信中的节点将被中断。因此，此特征允许所述节点在节点移动出LPG 115时维持连接。RSU 100将充当外来代理。在此情况下，RSU 100将所述位置信息发送到主干200中存储此信息的服务器以用于向移动节点转发业务。

在另一实施例中，RSU 100可用于移动车辆维护服务。图52图解说明用于维护服务中的两个RSU 100的实例。在此配置中，车辆维护服务器5200安装在主干200中。RSU1 100₁与RSU2 100₂两者链接且可与主干200进行通信。移动车辆110₁在RSU1 100₁的无线电测距内且移动车辆110_2-4在RSU2 100₂的无线电测距内。根据此实施例，RSU 100可从移动车辆110接收诊断信息且提供紧急维护信息。所述诊断信息将被发送到车辆维护服务器5200以供存储。RSU 100随后将提供例如加油站、医院、轮胎维修店、油站等的位置等信息。此信息将基于移动车辆110的基于上文所识别的过程确定的相对位置或RSU 100的位置。举例来说，如果移动车辆110₁的汽油耗尽，那么移动车辆110₁可从RSU 100请求关于最近加油站的位置的信息。RSU1 100₁将确定最近的加油站且将所述信息广播到移动车辆110₁。同样，如果移动车辆110₂发生爆胎，那么移动车辆110₂可从RSU2 100₂请求关于最近加油站的位置的信息。RSU1 100₂将确定最近的换胎店铺且将所述信息广播到移动车辆110₂。

另外，如果移动车辆110₃具有检查引擎信号指示器，那么移动车辆110₂可从RSU2 100₂请求关于最近加油站的位置的信息。RSU2100₂将确定最近的加油站且将所述信息广播到移动车辆110₃。RSU 100还将向车辆维护服务器5200发送指示来自移动车辆110₃的紧急事件的报告以供存储。

RSU 100还可追踪车辆维护服务器5200中关于移动车辆110的回忆信息以及服务提醒。所述服务提醒可包括油量改变、流体替换、轮胎旋转及检验。每当需要服务时，使用来自车辆维护服务器5200的信息的RSU 100可肯定地向移动车辆110发送指示对服务的需要及服务的类型的提醒。

在本发明的另一实施例中，RSU 100可用于促进及收集通行费。图53图解说明用于收集通行费的RSU 100配置的实例。所述通行费收集系统包括主干200、RSU 100及AP 330。如所描绘，所述系统具有五个AP 330₁-5。RSU1 100₁经由集线器320连接到AP 330_1-5。RSU1 100₁包括路由器及通行费收集应用服务5300。AP 330中的一者(例如，AP1 330₁)配备有通行费扫描装置。进入通行费扫描区的移动车辆通过通行费收集应用服务5300从RSU1 100₁接收通过AP1 330₁中继的初始通行费收集信号5305以起始通行费收集过程。在接收到所述信号时，移动车辆110通过以其信息(例如，车辆识别及信用卡号码)进行中继5310来调用通行费支付发射。在另一实施例中，所述信用卡号码先前与所述车辆相关联，使得不需要所述信用卡号码。通行费收集应用服务5300完成所述交易。根据这些实施例，移动车辆110不必停止或减速来支付通行费。

举例来说，移动车辆110₁进入AP1 330₁的无线电覆盖测距，那么通行费扫描装置检测移动车辆110₁且将所述检测中继到RSU1 100₁。通行费收集应用服务5300通过AP1 330₁向移动车辆110₁发送通行费收集包。移动车辆110₁向RSU1 100发送包括识别信息的响应，RSU1 100₁将所述响应转发到通行费收集应用服务5300。通行费收集应用服务5300完成所述交易且将所述交易存储在主干200中。所述通行费扫描装置可位于AP 330中的任一者中。

本文已参照特定实例性实施例说明了本发明。在不背离本发明的范围的前提下，所属领域中的技术人员可显而易见某些替代方案及修改方案。所述实例性实施例意在图解说明，而非限定本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书界定。

Claims (29)

1、一种特别无线网络系统，其包含：

至少一个固定路边网络单元(RSU)，其具有至少一个共同定位的天线；及

至少一个局部对等群组(LPG)，所述LPG由多个移动车辆形成，

所述LPG包括：

用于管理所述LPG的群组标头节点(GH)，所述GH选自所述多个移动车辆；

至少一个群组节点(GN)，其是从所述多个移动车辆中的剩余移动车辆中指定的，

不管所述GH还是所述至少一个GN，所述多个移动车辆中的每一者使用基于从所述GH广播的第一控制包及从所述至少一个GN中的每一者广播的第二控制包创建的路由路径来与所述多个移动车辆中的其它移动车辆进行通信，所述移动车辆中的每一者使用基于由所述至少一个RSU广播的信标及来自所述多个移动车辆中的每一者的回复信号创建的路由路径与所述至少一个RSU进行通信。

2、如权利要求1所述的特别无线网络系统，其中所述至少一个RSU经由专用信道与所述多个移动车辆进行通信。

3、如权利要求1所述的特别无线网络系统，其中所述至少一个RSU经由第二专用信道与至少一个其它RSU进行通信。

4、如权利要求1所述的特别无线网络系统，其进一步包含在所述至少一个RSU中的一者的控制下的至少一个远程接入点，所述至少一个远程接入点处置所述至少一个RSU中的所述一者的MAC层及物理层功能且所述至少一个RSU中的所述一者处置网络层功能。

5、如权利要求4所述的特别无线网络系统，其进一步包含位于RSU与其对应的至少一个远程接入点之间的路由装置。

6、如权利要求5所述的特别无线网络系统，其中所述路由装置是集线器开关。

7、如权利要求6所述的特别无线网络系统，其中所述集线器开关将信号引导到对应于所述信号的目的地的特定的指定接入点。

8、如权利要求4所述的特别无线网络系统，其中所述至少一个接入点执行相对于所述多个移动车辆的移动性检测。

9、如权利要求8所述的特别无线网络系统，其中所述移动性检测包括从所述至少一个接入点广播周期性信标及检测来自所述多个移动车辆的响应，如果所述至少一个接入点检测到来自特定移动车辆的响应，那么所述至少一个接入点将变成所述特定移动车辆的下一跳跃或转发节点，且如果所述至少一个接入点未检测到来自特定移动车辆的响应，那么所述至少一个接入点将移除所述至少一个接入点使其不是所述特定移动车辆的所述下一跳跃或转发节点。

10、如权利要求9所述的特别无线网络系统，其中所述至少一个接入点将下一跳跃及转发节点信息广播到所述至少一个RSU中的所述一者。

11、如权利要求4所述的特别无线网络系统，其中所述多个移动车辆执行相对于所述至少一个接入点的移动性检测。

12、如权利要求4所述的特别无线网络系统，其中所述移动性检测包括特定移动车辆确定来自所述至少一个接入点中的每一者的所接收信噪比(SNR)并将所述SNR与预定阈值进行比较，如果所述SNR高于所述预定阈值，那么将移除作为所述特定移动车辆的下一跳跃或转发节点的所有对应的至少一个接入点。

13、如权利要求4所述的特别无线网络系统，其中所述移动性检测包括特定移动车辆确定来自所述至少一个接入点中的每一者的所接收信号强度(RSS)并选择所述至少一个接入点中具有最强RSS的一个接入点作为所述特定移动车辆的下一跳跃或转发节点。

14、如权利要求5所述的特别无线网络系统，其中所述路由装置是广播总线。

15、如权利要求14所述的特别无线网络系统，其中所述广播总线向所有所述至少一个接入点广播信号，且对应于所述信号的目的地的特定的指定接入点将所述信号转发到所述目的地。

16、如权利要求1所述的特别无线网络系统，其中所述特别无线网络包括一个以上RSU，所述RSU形成至少一个RSU群组，所述RSU群组用作一个网络实体。

17、如权利要求16所述的特别无线系统，其中所述RSU群组中的所述RSU中的一者指派专用信道以用于在所述RSU群组与所述多个车辆之间进行通信。

18、如权利要求1所述的特别无线网络系统，其中所述至少一个RSU在一个以上LPG之间路由信号。

19、如权利要求1所述的特别无线网络系统，其进一步包括到因特网的连接，所述因特网连接到所述至少一个RSU。

20、如权利要求1所述的特别无线网络系统，其中所述至少一个RSU包括用于存储从所述多个移动车辆广播的信号且将所述信号发射到所述至少一个RSU的无线电测距内的所述多个移动车辆中的其它移动车辆的构件。

21、如权利要求1所述的特别无线网络系统，其中所述至少一个RSU包括用于接入关于所述至少一个RSU的无线电测距内的所述多个移动车辆中的每一者的维护信息且周期性地向所述多个移动车辆中的每一者广播状态消息的构件。

22、如权利要求1所述的特别无线网络系统，其中所述至少一个RSU包括用于追踪并定位所述多个移动车辆中的至少一者的构件。

23、如权利要求1所述的特别无线网络系统，其中所述至少一个RSU包括用于收集并处理通行费的构件。

24、一种特别无线网络系统，其包含：

至少一个局部对等群组(LPG)，所述LPG由多个移动车辆及至少一个固定网络单元形成，

所述LPG包括：

用于管理所述LPG的群组标头节点(GH)，所述GH选自所述多个移动车辆或所述至少一个固定路边网络单元(RSU)；

至少一个群组节点(GN)，其是从所述多个移动车辆中的剩余移动车辆及所述至少一个固定网络单元中指定的，

不管所述GH还是所述至少一个GN，所述多个移动车辆中的每一者与所述至少一个固定网络单元使用基于从所述GH广播的第一控制包及从所述至少一个GN中的每一者广播的第二控制包创建的路由路径来彼此进行通信。

25、如权利要求24所述的特别无线网络系统，其中所述至少一个RSU中的一者是所述GH，所述至少一个RSU中的所述一者在专用的车辆到RSU信道上广播所述第一控制包。

26、如权利要求25所述的特别无线网络系统，其中在接收到所述第一控制包时，所述多个车辆经由所述至少一个RSU中的所述一者加入所述LPG。

27、如权利要求24所述的特别无线网络系统，其中所述至少一个RSU是所述GN，所述至少一个RSU在接收到所述第一控制包时经由所述GH加入所述LPG且随后广播所述第二控制包。

28、如权利要求24所述的特别无线网络系统，其进一步包含选自所述至少一个RSU的特殊中继节点，所述特殊中继节点用作备份路由路径。

29、如权利要求28所述的特别无线网络系统，其中所述特殊中继节点广播包括其状态及负载的状态指示符。

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