[發(fā)明專利]基于車輛密度的IEEE 802.11p自適應(yīng)退避方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310411173.8
• 申請(qǐng)日: 2013-09-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103476133A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋文廣;趙海濤;孫全;李大鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鎮(zhèn)江青思網(wǎng)絡(luò)科技有限公司
• 主分類號(hào): H04W74/08
• 分類號(hào): H04W74/08;H04W84/18
• 代理公司: 南京知識(shí)律師事務(wù)所 32207
• 代理人: 胡玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于交通領(lǐng)域，具體涉及交通中信息傳播領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

IEEE?802.11p（也被稱作是車載環(huán)境下的無(wú)線接入）是IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中加入快速改變車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一個(gè)修改草案。在本發(fā)明中，我們研究了IEEE?802.11p協(xié)議的MAC層特點(diǎn)和吞吐量性能。此外，我們還提出了一些通過(guò)修改原始的IEEE?802.11p?MAC層協(xié)議來(lái)提升性能的新方法，這種修改的方法是讓每個(gè)傳輸車輛能夠調(diào)整自身退避窗口的大小從而能夠獲得基于信道反饋的更高的吞吐量。?

文獻(xiàn)[F.Cali,M.Conti,and?E.Gregori,“Dynamictuning?of?the?IEEE?802.11protocoltoachieve?atheoretical?throughput?limit,”Networking,IEEE/ACMTransactionson,8(6):785–799,2000.]中通過(guò)p-persistent?CSMA?模仿了IEEE?802.11協(xié)議，它將時(shí)間分成相等的時(shí)隙，在每個(gè)時(shí)隙，每個(gè)節(jié)點(diǎn)選擇是否在此時(shí)隙發(fā)送消息，如果發(fā)送并發(fā)生了碰撞，則等待下一個(gè)時(shí)隙，再以一定的概率重新發(fā)送。?

該方法采取了碰撞后等待下一個(gè)時(shí)隙以一定的概率重新發(fā)送的方案，并沒(méi)有根據(jù)周圍的節(jié)點(diǎn)密度實(shí)時(shí)地調(diào)整發(fā)送概率。所以在不同的節(jié)點(diǎn)密度下，該方法性能差別較大。?

文獻(xiàn)[F.Cali,M.Conti,and?E.Gregori,“Dynamictuning?of?the?IEEE?802.11protocoltoachieve?atheoretical?throughput?limit,”Networking,IEEE/ACMTransactionson,8(6):785–799,2000.]提到可以通過(guò)觀測(cè)每個(gè)虛擬傳輸時(shí)間內(nèi)的信道空閑時(shí)間來(lái)估計(jì)正在傳輸?shù)能囕v數(shù)M。但是估計(jì)誤差可能會(huì)很大，因?yàn)橐粋€(gè)虛擬傳輸時(shí)間（VT）很短，這樣會(huì)導(dǎo)致估計(jì)結(jié)果的隨機(jī)性很大。?

文獻(xiàn)[CHOI?N,CHOI?S,SEOK?Y,et?al.A?solicitation-based?IEEE?802.11p?MAC?protocol?for?roadside?to?vehicular?Environments.2007:91-96.]在V2I通信模式下嘗試采用輪詢機(jī)制以避免數(shù)據(jù)包傳輸沖突，每個(gè)車輛節(jié)點(diǎn)在進(jìn)入一個(gè)路邊基礎(chǔ)設(shè)施的廣播范圍內(nèi)時(shí)，需要先與路邊基礎(chǔ)設(shè)施通信，然后通過(guò)路邊基礎(chǔ)設(shè)施的輪詢來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)包。這樣在同一輪詢范圍內(nèi)的車輛節(jié)點(diǎn)之間就不會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)包傳輸沖突。?

該方法為了避免數(shù)據(jù)包傳輸沖突采取的是輪詢機(jī)制，但是在車載自組織網(wǎng)絡(luò)中，由于車輛節(jié)點(diǎn)的高速度，是的每個(gè)節(jié)點(diǎn)停留在一個(gè)路邊基礎(chǔ)設(shè)施的廣播范圍內(nèi)的時(shí)間十分有限。再加上車輛節(jié)點(diǎn)高速運(yùn)動(dòng)所帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目焖僮兓?，使得輪詢機(jī)制的效率和性能大大降低。?

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：IEEE?802.11p車載環(huán)境無(wú)線接入?yún)f(xié)議，旨在為V2I、V2V提供無(wú)線通信。但是IEEE?802.11p協(xié)議規(guī)定的具體的MAC參數(shù)會(huì)導(dǎo)致不理想的吞吐量，因?yàn)橥吮艽翱诖笮〔荒苓m應(yīng)動(dòng)態(tài)變化的通信的車輛數(shù)。針對(duì)此問(wèn)題，我們提出了兩種解決方案。一種是集中式的方法，通過(guò)提取當(dāng)前正在通信的車輛數(shù)信息，來(lái)計(jì)算最優(yōu)的退避窗口大??；另一種是分布式的方法，在這種方法中，車輛用本地觀測(cè)的信息來(lái)估計(jì)車輛數(shù)，從而來(lái)動(dòng)態(tài)的調(diào)整競(jìng)爭(zhēng)窗口大小。?

集中式方法的一個(gè)關(guān)鍵假設(shè)是：為了計(jì)算最優(yōu)的傳輸概率，傳輸車輛的數(shù)目一直都是已知的。由于這個(gè)假設(shè)在現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景中并不總是正確的，我們還提出了?一種分布式的增強(qiáng)方法。在這個(gè)方法中，節(jié)點(diǎn)僅僅利用本地的信道信息來(lái)改變自身窗口的大小。特別地，傳輸?shù)能囕v將會(huì)計(jì)算信道的繁忙比例，并且將它與之前得到的一些數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。根據(jù)信道繁忙比例的變化總計(jì)，車輛就能夠判斷發(fā)射臺(tái)的數(shù)目是增加了還是減少了，從而相應(yīng)調(diào)整它的退避窗口大小。?

技術(shù)方案：?

系統(tǒng)模型：?

802.11p?MAC層特性和討論?

在IEEE802.11p?MAC層協(xié)議中利用了最初在IEEE802.11e中提出的增強(qiáng)式分布信道接入（EDCA）機(jī)制。對(duì)于不同的應(yīng)用類型（ACs）選擇了不同的仲裁幀間隔（AIFS）和競(jìng)爭(zhēng)窗口（CW）。根據(jù)不同的優(yōu)先級(jí)，有四種可用的數(shù)據(jù)流量分類：背景流量（BK）,最大努力流量（BE），噪音流量（VO）和視頻流量（VI）。表I顯示了在IEEE?802.11p中針對(duì)不同的流量類型而選取的默認(rèn)參數(shù)。?