[發(fā)明專利]一種利用多信道CSMA實(shí)現(xiàn)多車輛同時(shí)廣播信息的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310613363.8
• 申請(qǐng)日: 2013-11-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103618998A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙生捷;向陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): H04W4/06
• 分類號(hào): H04W4/06;H04W74/08
• 代理公司: 上?？剖⒅R(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 王小榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線通信技術(shù)及其應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是涉及一種將FDMA和/或CDMA與CSMA結(jié)合，利用多信道載波偵聽(tīng)多點(diǎn)接入(Multi-channel?Carrier?Sense?Multiple?Access，簡(jiǎn)稱多信道CSMA)機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)中多車輛同時(shí)廣播緊急安全消息的方法。

背景技術(shù)

在車輛自組織網(wǎng)絡(luò)(Vehicular?Ad-hoc?Network，簡(jiǎn)稱VANET)中進(jìn)行緊急信息廣播時(shí)，面臨下列重要問(wèn)題：由于相鄰節(jié)點(diǎn)間轉(zhuǎn)發(fā)廣播信息的時(shí)間選擇高度相關(guān)，存在嚴(yán)重的信道爭(zhēng)搶和碰撞；尤為重要的是，由于大量隱藏節(jié)點(diǎn)的存在，很難保證廣播信息的可靠分發(fā)。要解決上述問(wèn)題，關(guān)鍵是要設(shè)計(jì)出有效的媒體接入控制(MAC)機(jī)制。無(wú)線環(huán)境下MAC層的接入方式主要可劃分為共享介質(zhì)方式和基于調(diào)度的獨(dú)享介質(zhì)方式兩大類?；谡{(diào)度的獨(dú)享介質(zhì)方式需要有中心控制節(jié)點(diǎn)參與信道的劃分，比如傳統(tǒng)的TDMA、FDMA及CDMA等方式?，F(xiàn)階段，在VANET中主要考慮采用基于TDMA的MAC，但由于它需要有中心控制節(jié)點(diǎn)參與，比較適合于車輛節(jié)點(diǎn)與路邊固定基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信，而對(duì)于車輛節(jié)點(diǎn)間通信時(shí)的碰撞告警等緊急安全信息的廣播并不適用，并且當(dāng)處于密度小的車輛環(huán)境時(shí)又會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)。共享介質(zhì)方式中，典型的有重復(fù)性廣播協(xié)議、信道預(yù)約式的同步MAC協(xié)議、以可靠鄰居廣播協(xié)議為代表的基于令牌環(huán)的MAC廣播協(xié)議、基于定向天線的MAC層廣播協(xié)議及載波偵聽(tīng)多點(diǎn)接入/沖突檢測(cè)(Carrier?Sense?Multiple?Access?with?Collision?Detection，簡(jiǎn)稱CSMA/CA)協(xié)議等。

CSMA/CA是IEEE802.11a/b/g采用的針對(duì)無(wú)線局域網(wǎng)的MAC層協(xié)議。現(xiàn)有的專門用于車輛無(wú)線通信的IEEE802.11p(又稱WAVE，Wireless?Access?in?the?Vehicular?Environment)也是基于IEEE802.11a的擴(kuò)展。具體地，CSMA/CA協(xié)議主要使用兩種方法來(lái)避免碰撞：1)設(shè)備欲發(fā)送幀，且偵聽(tīng)到信道空閑時(shí)，維持一段時(shí)間后，再等待一段隨機(jī)的時(shí)間依然空閑時(shí)，才提交數(shù)據(jù)。由于各個(gè)設(shè)備的等待時(shí)間是分別隨機(jī)產(chǎn)生的，因此很大可能有所區(qū)別，由此可以減少?zèng)_突的可能性。2)用于對(duì)抗隱藏節(jié)點(diǎn)問(wèn)題的、基于預(yù)約機(jī)制的RTS-CTS握手：設(shè)備欲發(fā)送幀前，先發(fā)送一個(gè)很小的RTS幀給目標(biāo)端，等待目標(biāo)端回應(yīng)CTS幀后，才開(kāi)始傳送。同時(shí)由于RTS幀與CTS幀都很小，讓傳送的無(wú)效開(kāi)銷變小。現(xiàn)階段，對(duì)于適合進(jìn)行緊急信息廣播的共享介質(zhì)方式MAC機(jī)制，VANET主要考慮采用的就是CSMA/CA協(xié)議，以及在CSMA/CA協(xié)議的基礎(chǔ)上嘗試進(jìn)行一些修訂和擴(kuò)展，如將帶寬修改為10～20MHz，引入任意幀間隔(AIFS)等參數(shù)。

但是，CSMA/CA仍舊存在以下需要去改善的缺點(diǎn)：1)RTS幀(或CTS幀)本身也是由發(fā)射節(jié)點(diǎn)根據(jù)載波偵聽(tīng)技術(shù)發(fā)射的廣播幀，它們本身就可能會(huì)因?yàn)殡[藏節(jié)點(diǎn)問(wèn)題而在接收節(jié)點(diǎn)與另一個(gè)發(fā)射節(jié)點(diǎn)發(fā)來(lái)的RTS幀(或CTS幀)發(fā)生沖突。盡管RTS幀(或CTS幀)通常是短小的幀，在密度大的車輛環(huán)境中，也可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的沖突問(wèn)題。2)即使RTS/CTS幀的傳輸不會(huì)受到可能的沖突問(wèn)題的影響，在可能會(huì)需要的多跳無(wú)線傳輸中，并不是所有的廣播信息都能依賴RTS/CTS幀的傳輸。這樣的廣播信息包括會(huì)被動(dòng)態(tài)路由協(xié)議頻繁使用的廣播信息，比如在一部分網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)用于更新該范圍內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的路由表的泛洪廣播幀。這樣的廣播傳輸是期望被所有的鄰居節(jié)點(diǎn)成功接收，這樣的廣播傳輸是不能簡(jiǎn)單使用RTS/CTS幀對(duì)信道的預(yù)約來(lái)實(shí)現(xiàn)和完成的。3)緊急安全信息通常都是短幀，當(dāng)某個(gè)車輛節(jié)點(diǎn)根據(jù)CSMA/CA在某時(shí)隙占據(jù)整個(gè)頻域信道進(jìn)行緊急信息的廣播時(shí)，在整個(gè)帶寬傳輸一個(gè)短小的信息幀是對(duì)頻域資源的明顯浪費(fèi)，也因此，當(dāng)處于密度大的車輛環(huán)境中時(shí)，根據(jù)大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果，利用CSMA/CA或現(xiàn)存的以CSMA/CA為基礎(chǔ)的一些改進(jìn)協(xié)議還是可能因?yàn)椴糠止?jié)點(diǎn)過(guò)長(zhǎng)的等待而引起大的時(shí)延、甚至是網(wǎng)絡(luò)擁塞。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種利用多信道CSMA實(shí)現(xiàn)多車輛同時(shí)廣播信息的方法。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：一種利用多信道CSMA實(shí)現(xiàn)多車輛同時(shí)廣播信息的方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)預(yù)先設(shè)定N個(gè)互不重疊的的供車輛節(jié)點(diǎn)廣播的信道；