[發(fā)明專利]用于車載無線自組織網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)MAC協(xié)議

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210212916.4
• 申請日: 2012-06-27
• 公開（公告）號: CN102724764A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬立香;曹劍;曾鳴;冷甦鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H04W74/02
• 分類號: H04W74/02;H04W74/08
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新的車載無線自組織網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)介質(zhì)訪問控制（MAC）協(xié)議。

背景技術(shù)

車用無線自組織網(wǎng)絡(luò)（VANET）作為移動無線自組織網(wǎng)絡(luò)（MANET）的一個重要分支，其設(shè)計目標(biāo)是在沿道路行駛的車輛間、車輛與固定接入點之間，通過相互通信快速組網(wǎng)形成部署方便、費(fèi)用低廉、結(jié)構(gòu)開放的無線移動自組織網(wǎng)絡(luò)，從而提供開放的公共道路交通安全服務(wù)和諸如交通信息查詢、個人通信、電子地圖更新、娛樂下載和Internet信息等安全無關(guān)服務(wù)。

根據(jù)IEEE?802.11p?MAC協(xié)議，WAVE（車載環(huán)境下的無線接入）節(jié)點在控制信道和業(yè)務(wù)信道上均需要競爭信道來發(fā)送數(shù)據(jù)，對于VANET這種節(jié)點密度和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動態(tài)變化的網(wǎng)絡(luò)來說，不能保證控制信道上的安全、控制信息實時、可靠的傳輸，同時業(yè)務(wù)信道也不能得到高效的利用。IEEE?1609.4協(xié)議規(guī)定CCH時隙和SCH時隙均為固定值，存在這樣的弊端：當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點密度較大時，固定的CCH時隙將無法提供足夠的帶寬來傳輸大量的安全、控制信息；當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點密度較小時，安全、控制信息傳輸?shù)臏p少使得控制信道得不到充分的利用，同時固定的SCH時隙將無法提供足夠的帶寬來傳輸消耗大量帶寬的增值業(yè)務(wù)。

針對IEEE?802.11p?MAC協(xié)議和IEEE?1609.4協(xié)議存在的不足，國內(nèi)學(xué)者提出了新的MAC協(xié)議。文獻(xiàn)A?Novel?Multichannel?MAC?Scheme?for?Vehicular?Ad?Hoc?Networks（In?1st?International?conference?on?Wireless?Access?in?Vehicular?Environments,?2008.）設(shè)計了VCI?MAC協(xié)議，該協(xié)議創(chuàng)新性地提出了可變CCH時隙設(shè)計，并將CCH時隙進(jìn)一步劃分為安全時隙和WAVE服務(wù)宣告時隙，減少了安全信息和控制信息之間的傳輸干擾，同時通過在WSA時隙完成節(jié)點對業(yè)務(wù)信道的預(yù)留，從而為業(yè)務(wù)信道提供無競爭訪問，使控制信道和業(yè)務(wù)信道的信道利用率都得到了大幅提高。但該協(xié)議在控制信道上仍采用競爭方式，無法保證在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點密度較大時，安全、控制信息實時、可靠的傳輸。

相比較國外提出的新的MAC協(xié)議，文獻(xiàn)A?survey?and?qualitative?analysis?of?mac?protocols?for?vehicular?ad?hoc?networks（Wireless?Communications,?IEEE,October?2006,?vol.?13,?Issue:?5,?pp.?30-35.）提出了使用RR-ALOHA（Reliable?Reservation-ALOHA,?可靠預(yù)約ALOHA）協(xié)議：RR-ALOHA協(xié)議假設(shè)一幀由N個時隙組成。RR-ALOHA協(xié)議采用分布式申請方式，當(dāng)有節(jié)點加入時，先偵聽一幀的時間，然后選擇一個空閑時隙發(fā)送一個分組，來預(yù)約這個時隙。如果鄰居節(jié)點正確接收到了該分組，則在它的FI（Frame?Information）中標(biāo)示出來。當(dāng)新加入的節(jié)點從一幀時間內(nèi)收到的所有FI中確定鄰居節(jié)點都正確接收到分組時，即認(rèn)為預(yù)約成功，從而將每幀的該時隙作為它的BCH（Base?Channel），直到該節(jié)點主動放棄這個時隙或離開網(wǎng)絡(luò)，在這期間其他節(jié)點都不能訪問該時隙。其中，BCH用于發(fā)送FI、其他信令信息和承載有效載荷。在每一幀中，節(jié)點都必須在自己的BCH中發(fā)送FI信息，并根據(jù)節(jié)點的FI和自己的信道使用情況及時更新FI信息。使用RR-ALOHA協(xié)議來傳輸安全、控制及業(yè)務(wù)信息，實現(xiàn)了節(jié)點安全信息的實時、可靠傳輸，但RR-ALOHA協(xié)議要求網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點數(shù)必須小于單個frame中time?slot的個數(shù)，無法滿足VANET節(jié)點密度和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動態(tài)變化的特性。同時該MAC協(xié)議仍規(guī)定CCH時隙和SCH時隙均為固定值，使得控制信道和業(yè)務(wù)信道無法得到充分利用。

近年來，國內(nèi)外的研究取得了一定的成果，但仍存在以下問題：無法在保證安全、控制信息實時、可靠傳輸?shù)那疤嵯拢沟脴I(yè)務(wù)信道的信道利用率在任何節(jié)點密度下都能達(dá)到最大值。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點，本發(fā)明提供了一種用于車載無線自組織網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)MAC協(xié)議。