[發明專利]一種VANET媒體接入控制方法

有效

• 申請號: 201210204460.7
• 申請日: 2012-06-20
• 公開（公告）號: CN102695287A
• 公開（公告）日: 2012-09-26
• 發明（設計）人: 鄺育軍;蔡鳳梅
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04W74/08
• 分類號: H04W74/08
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

技術領域

本發明屬于Ad-hoc網絡技術領域，更為具體地講，涉及一種車輛自組織網絡（Vehicular?Ad-hoc?Networks，簡稱VANET）媒體接入控制方法。

背景技術

目前，車輛自組織網絡VANET的重要應用主要包含兩部分：一是改善交通安全的應用，要求交通安全信息能夠快速及時地在節點之間傳遞；二是提高交通效率和舒適性的應用，要求網絡能夠支持節點之間進行大數據量的傳輸。要實現這樣二元化的應用，最大的挑戰在MAC協議，如何構建有效支持這兩種應用的統一的MAC（Media?Access?Control，即介質訪問控制）協議，如何合理分配和利用無線信道資源，如何在分布式環境下進行網絡構建和管理等，都是十分值得研究的課題。

在現有的MAC協議中，IEEE802.11協議在VANET中應用廣泛，該協議成本低，易于實現。然而目前的IEEE802.11是面向單信道網絡設計的，運用到密度大的車輛環境中很容易引起沖突，從而導致大的時延，甚至造成網絡擁塞。而VANET對交通安全信息包的延遲非常敏感，所以該協議不能很好的滿足VANET的應用。

采用多信道技術可以有效的解決單信道網絡所存在的網絡擁塞、隱藏終端及暴露終端等問題。通過使用多信道技術，一個網絡可以同時在多個信道中傳輸數據，從而大大提高系統容量和網絡吞吐率。

在VANET中，常用的多信道技術有FDMA和CDMA。FDMA在有限帶寬內，車輛密度較大的場景中，實現起來比較困難，且需提供多個WiFi接口。CDMA因為采用地址碼區分用戶，用戶間可以共享同一帶寬，節點只需要一個WiFi接口，當車輛密度較大時，可有效的利用無線資源，減少網絡沖突，提高網絡容量。

基于DS-CDMA的MAC協議，存在一個鄰節點地址碼干擾所帶來的遠近效應問題，不過這可以通過合理的碼分配機制來降低影響。在文獻（1）：H.Tan,W.K.G.Seah,and?K.Chan.“Distributed?CDMA?Code?Assignment?for?Wireless?Sensor?Networks,”2006?IEEE,pp.139-142,2006.07.以及文獻（2）：田甜，孫獻璞，王子奮.Ad?hoc網絡的擴頻多址接入協議的研究與展望[J].電子科技,2005,vol.09.中提出了一種典型的碼分配機制，它通過在發送節點和目的節點間交換可用的地址碼信息來實現碼道的預約，但該類方式的一個嚴重問題是控制碼道上大量控制信息的傳輸會導致較大的沖突，且接入時延長，不能有效地支持廣播通信，協議設計復雜。在文獻（3）：T.Al-Meshhadany?and?W.Ajib.“New?CDMA-Based?MAC?Protocol?for?Ad?Hoc?Networks,”2007?IEEE,pp.91-95.中，作者提出了一種簡單的碼分配機制，通過將時間分成與可用碼道個數相同的時隙，各節點通過在單位時隙內完成對地址碼的競爭，如果在該時隙沒有成功接收CTS（Clear-To-Send）信號，則競爭失敗。但該碼分配機制未考慮在單位時隙內，各節點均在時隙開始處發送RTS（Request-To-Send，即請求發送）信號，仍會造成控制碼道上沖突事件的頻發，致使節點在該單位時隙內成功接收CTS信號的概率降低。并且在該碼分配機制中，數據碼道的幀長度和控制碼道的幀長度相同，對于需要多個數據碼道的數據節點必須多次發送RTS/CTS信號，吞吐率低。另外，在VANET的當前研究中，同時支持交通安全信息和數據業務信息的統一MAC協議很少。綜上所述，VANET迫切需要提出一種滿足上述情況的媒體接入控制方法。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種VANET媒體接入控制方法，以解決車輛自組織網絡中交通安全信息及時廣播和P2P通信中碼道分配復雜，節點接入延遲，低吞吐率的技術問題。

為實現上述發明目的，本發明VANET媒體接入控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）、網絡環境配置

1.1）、在可用碼道中，分配兩個碼道作為傳輸控制信息（RTS/CTS信號）的控制碼道和傳輸廣播信息的廣播碼道，其余的作為數據通信的數據碼道；并在物理信道中劃分出了一個忙音信道，用于節點發送忙音信號通知鄰居節點當前廣播碼道正被占用；

1.2）、整個時間被分為周期性的控制幀和數據幀，控制幀又分為前導時隙和與可用數據碼道個數相同的競爭時隙；