[發明專利]一種基于WAVE協議的信息多跳轉發方法

有效

• 申請號: 201410381979.1
• 申請日: 2014-08-06
• 公開（公告）號: CN104158867B
• 公開（公告）日: 2017-05-17
• 發明（設計）人: 廖丹;孫罡;趙鵬;邱兵;許都
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08;H04L29/06;H04L12/701
• 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

本發明屬于智能交通系統技術領域，更為具體地講，涉及一種基于WAVE協議的信息多跳轉發方法。

背景技術

隨著4G的商用化開始、移動互聯網的迅猛發展，以及每個城市面臨的交通擁堵問題逐漸嚴重，智能交通系統(ITS，Intelligent Transport System)逐漸展現出其龐大的市場和發展前景。作為ITS領域中的熱門技術之一，WAVE(Wireless Access in Vehicular Environments)協議是由美國交通部主導，由IEEE制定的一套適用于車輛移動自組織網絡中的車間通信技術。WAVE協議遵循了OSI的分層設計，針對車輛的移動拓撲環境做出了優化，引入了多信道切換操作，在網絡層使用了信道分配機制和服務廣播及訂閱機制，并且設計了一種WSMP(WAVE Short Message Protocol)協議來實現低延遲的信息傳輸。

車聯網主要依賴兩方面的通信技術：短距離無線通信和遠距離的移動通信技術，前者主要是RFID傳感設備及類似WIFI等2.4G通信技術，后者主要是GPRS、3G、LTE、4G等移動通信技術。專用短程通信技術DSRC是美國聯邦通信委員會FCC分配5.9GHz頻率用作智能交通系統ITS通信的技術。為滿足車載網絡通信需求，IEEE制定了由IEEE802.11的IEEE802.11p補充標準和IEEE1609標準簇共同組成的WAVE協議棧。

圖1是WAVE協議棧結構圖。如圖1所示，WAVE的MAC層和PHY層基于IEEE802.11p補充協議。IEEE802.11p是對IEEE802.11標準于車載環境下的增強補充，在DSRC的5.9GHz頻段上提供高速移動OBU之間、OBU同RSU之間數據交換的能力。參照OSI標準模型，IEEE1609.x位于IEEE802.11p之上，涵蓋數據鏈路層、網絡層、傳輸層、應用層和車載網絡節點管理和通信安全而制定的。

如圖1所示，WAVE1609協議在數據平面提供了IPv6協議和WSMP協議，因此可以選擇兩種方式來傳輸數據。其中，IPv6是IETF設計的用于替代現行版本IP協議——IPv4的下一代IP協議，完全遵循IETF RFC2460標準的。WSMP協議是針對車輛環境設計的一種高效低延遲點對點通信方式，適用于車輛之間以及車輛到路邊節點之間的通信。

在WAVE1609協議中，IPv6的使用需要注意以下兩點：

1)IPv6的IP參數，如IPv6地址、掩碼、網關、DNS等信息，是通過系統管理員，或者由WME(WAVE Management Entity，WAVE管理實體)根據WSA(WAVE Service Advertiseme，WAVE服務公告)中的信息來配置的，而且可能根據應用場合而頻繁變化；

2)在使用IPv6之前，必須先向WME進行服務請求，并分配到SCH(業務信道)后，才能開始用IPv6進行數據傳輸。

由于IPv6的IP參數是由系統管理員配置或者由WME根據WSA中信息來配置，不支持路由功能，所以報文只能是單跳可達的。

WSMP協議的特點在于，報文的底層物理參數(如MAC地址、發送速率、信道)，是由上層應用直接控制。WSMP是一種點對點的通信協議，不支持多跳轉發，報文的目的MAC必須是當前通信范圍內單跳可達的。

綜上所述，由于WSMP協議本身的局限性以及IPv6協議參數的配置策略，導致WAVE設備不具備多跳轉發的能力，只支持單跳報文發送。這樣WAVE設備的通信范圍就受到了限制。在實際的車聯網中，很多應用用戶期望能夠多跳轉發，取得更大的通信范圍。表1是車聯網應用需求分析表。

表1

根據表1可知，部分應用，例如安全信息應用，應該讓附近周圍的車輛節點都能及時知道，這樣可以減少交通意外的發生。單跳的通信范圍有限，不能讓更多的車輛收到安全信息。多跳可以擴大車輛的通信范圍，讓更遠處的車輛也能收到安全信息。在單播的應用中，有些應用期望能夠多跳轉發至更遠處的節點。例如V-V交互(車輛交互通信)是WAVE應用中比較常用的一類應用，但是車輛可能不在對方車輛的通信范圍內。因此如果僅是單跳通信的話，那么該通信將失敗。如果有多跳的支持話，那么車輛在比較大的通信范圍內也可以實現正常通信。