[發明專利]基于QoS的車載網絡自適應退避方法

有效

• 申請號: 201811316624.9
• 申請日: 2018-11-07
• 公開（公告）號: CN109257830B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 朱琦;章天驕;朱洪波;楊龍祥
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04W74/08
• 分類號: H04W74/08;H04W28/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 向文

本發明公開了一種基于QoS的車載網絡自適應退避方法，首先對網絡中的業務數據根據時延要求的高低進行優先級的區分，再根據不同的優先級采用相應不同的退避機制，以最優化數據總時延為優化目標，各類數據時延需求為約束條件，對不同類型的數據計算得到不同的退避概率，在滿足各類數據時延要求的同時盡可能降低系統數據發送總時延，以實現網絡中數據的高效傳輸。本發明是針對退避機制存在退避窗口(CW)易產生震蕩的問題以及單一的退避機制無法滿足不同類型數據時延要求的改進，可以在保證各類數據傳輸時延的要求下很好地降低數據傳輸總時延。

技術領域

本發明屬于通信技術領域，涉及一種多類數據自適應傳輸的車輛自組織網絡數據發送方法，具體涉及一種基于QoS的車載網絡自適應退避計算方法。

背景技術

車載網絡(VANET)是傳統移動自組織網絡(MANET)在交通道路上的應用，是一種特殊的移動自組織網絡，因此車載網絡具有MANET所不具備的特性和傳輸問題，比如實際的道路場景、動態的節點數量、節點的高速移動等，同時車載網絡對業務傳輸的時延有著嚴格的要求，直接關系到行車的安全性。

IEEE 802.11是現今無線局域網中通用的標準，它由802.11a、802.11b等一系列標準組成。IEEE 802.11p是802.11系列中專門為VANET設計的MAC協議，包括高速車輛之間以及車輛與路邊基礎設施之間的數據交換。IEEE 802.11p采用和IEEE 802.11e一樣的EDCA(Enhanced Distributed Channel Access)機制，在業務的QoS保障方面仍存在很多挑戰。網絡中的各節點通過CSMA/CA機制訪問信道，并在發生沖突時采用二進制指數退避(BEB)算法進行退避。

BEB退避算法有收斂速度慢、信道爭用不公平、緊急數據無QoS保障等問題，而且網絡的性能與最大重傳次數相關度很大，隨著重傳次數的增加，接入時延會隨之顯著增加。然而設置較少的重傳次數又會在系統飽和時限制到網絡的吞吐量。一般對BEB改進方法有如下幾種，服務區分動態退避SDDB算法(Service Differentiation Dynamic Backoff)可以對業務進行分級，各類數據傳輸沖突時競爭窗口都是乘性增加，高優先級業務發送成功后競爭窗口重置為最小值，而低優先級數據發送成功后競爭窗口線性遞減。但算法只研究了具有兩種類型數據的網絡場景，且該算法不具有擴展性，無法用于更多類型數據的網絡。Polynomial Backoff算法，與傳統BEB相比，兩者在可以獲得同樣的飽和吞吐量，Polynomial Backoff算法具有更小的接入時延二階矩，系統的公平性得到的提升。

但是上述這些常見的改進算法并沒有考慮多類數據有不同時延需求的問題，故需要一個新的技術方案來解決這類問題。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的車輛自組織網絡中存在不同類型的各種數據且各類數據有各自的時延需求的問題，通過計算各類數據發送成功時退避歸0概率，得到一種能夠保障各類數據傳輸時延并且減小系統總發送時延的基于QoS的車載網絡自適應退避方法。

技術方案：為實現上述目的，本發明提供一種基于QoS的車載網絡自適應退避方法，包括如下步驟：

1)當車輛節點有數據需要發送時，判斷當前需要發送的數據類型k；

2)當前數據的退避過程從之前同類數據退避過程結束的退避級數開始，即假設之前同類數據在發送成功后退避階段回到i級，則當前新數據的初始競爭窗口為CW_i＝rand(0,W_i-1)，其中W_i為第i級退避級數最大競爭窗口，CW_i為節點選擇的退避窗口大小；

3)節點監聽信道執行退避，當退避到0時發送數據；

4)節點監聽信道根據能否從目的節點接收到反饋信息判斷數據發送情況。如果能接收到反饋信息則說明發送成功，進入步驟6，否則判定為發送失敗，進入步驟5；