一種基于IEEE 802.11p的車輛接入網絡的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及車載自組織網絡中的信道接入方法，屬于網絡通訊技術領域。
【背景技術】
[0002] 車載自組網技術（VehicularAd-hocNetwork,簡稱VANET)。VANET是專 門用于汽車通信的自組織網絡，是智能交通系統組成的重要部分。聯邦通信委員會 把5. 850~5. 925GHz的75Mhz的頻段專門用于智能交通系統。通過專用短程通 信（DSRC)，這75Mhz被專門的用于車與車（Vehicle-to-Vehicle，V2V)以及車與設施 (Vehicle-to-Infrastructure,V2I)之間的通信，因此這 75Mhz也被叫做DSRC信道。IEEE 工作組專門成立了IEEE802.Ilp小組進行DSRC的研宄，提出了WAVE模式。
[0003]DSRC信道7個IOMHz的信道組成。此外5. 850GHz到5. 855GHz共5MHz頻譜被作 為保留頻譜，用于潛在的可擴展應用。信道178被稱為控制信道（ControlChannel，CCH)， 主要用于公共安全通信，主要用于傳播和安全相關的消息（如WAVE短消息，WAVE服務廣 播）。〇1 172、174、176、180、182、184被稱為業務信道（561^丨。6〇^111161.3〇1)，主要用來傳 輸WAVE短消息和個人業務的數據包。Ch172和Ch184被專門的應用于涉及財產和生命的 公共安全應用。Ch172主要用于V2V之間安全應用的通信，旨在避免交通事故發生，保障人 們的行車安全。Ch184主要應用于基于公共設施的安全應用，常用于避免十字交叉口發生 碰撞事故。
[0004]現有的分布式協作功能（DistributedCoordinationFunction，DFC)為 802. 11 標準的MAC接入技術。它其他接入方式的基礎。它主要采用CSMA/CA算法進行進到接 入，一旦發生碰撞后就使用二進制指數退避。為了讓節點訪問信道，DCF定義了兩種信 道訪問方式：一種是基本訪問接入機制也被叫做二次握手機制；另一種是基于四次握手的 請求發送/清除發送機制，通過載波監聽來盡量避免碰撞的發生，一旦發生碰撞就是用退 避算法來退避。然而802.IlDCF協議在競爭節點個數增多時，吞吐量和時延性能會迅速 下降，自協議提出以來，人們已經提出了許多的改進方案：（1)改變競爭窗口調節機制，如 DIDD(DoubleIncreaseDoubleDecrease)協議，逐步增減競爭窗口。（2)設置最優化參數， 如OCB(OptimalConstantWindow)協議，根據競爭節點個數調節參數，使網絡飽和吞吐量 達到最優。這兩種改進都存在一些問題：（1)最然改變競爭窗口調節機制不需要估測網絡 中節點個數，但是因為參數固定性能往往達不到最優。（2)設置最有參數的方法雖能達到最 優，但是需要在線估計競爭節點個數，因而估計誤差對網絡性能影響較大。
[0005]IEEE802.Ilp基本的MAC協議是IEEE802.IlDCF機制，IEEE802.IlpMAC擴展 層是基于IEEE802.Ile的，米用EDCA(EnhancedDistributedChannelAccess，增強分布 式信道接入機制）機制接入媒體。通過EDCA機制，IEEE802.Ilp可以將不同的數據流按 優先級分成不同的接入類別，這樣可以保證車載應用的服務質量。它定義了四種基于IEEE 802.ID的訪問類型（AccessCategory，AC)即：語音、視頻、盡力而為和背景流，使用8種用 戶優先級來接入無線信道，為不同的業務類型提供不同的業務等級，使得那些實時業務有 較高的優先級優先接入信道。8種優先級（UP)和四種訪問類型（AC)的映射規則為：一個UP對應一個AC;每個AC包括兩個UP;在同一個AC中優先級高的UP優先進入信道。但是 由于網絡狀況的復雜性，EDCA中的靜態參數設置并不能使系統性能實現最優，很多研宄表 明，在高負載的狀況下由于網絡中有較高的沖突率，EDCA的性能表現并不如人意，而在低負 載情況下又會造成空閑時隙的浪費。而本發明能夠很好地解決上面的問題。

【發明內容】

[0006] 本發明目的在于提供了一種基于IEEE802.Ilp的車輛接入網絡的方法，該方法 為一種全新的車輛接入決策（簡稱：VeDA)，能夠適應車載自組網安全應用對時延和接收率 的要求。VeDA是基于802.llp/DSRC的，允許車輛在無競爭期接入到共享的信道中。VeDA 方案支持兩種不同優先級的安全服務（即：緊急安全消息和路由安全消息）并提供了嚴格 的時延界限。車輛接入決策夠很好的勝過基于退避算法的接入方案，尤其是在高通信負載 的情況下，可以有效的降低時延和提高接收率。
[0007] 方法流程：
[0008] 步驟I:DTM(S卩：傳輸業務指示消息）的信標幀以32ys被分割成多個時隙， VDAOPs(即：VeDAOpportunitys)為接入媒介進入信道時提前預定的接入時隙。VDAOP為 無競爭期（CFP)所預定的多個時隙，節點通過預定好的時隙有序的接入信道。
[0009] 步驟2 :每當有新的接入需求時，需要進行VDAOP請求單元（S卩：Information Element，IE)的轉發來建立起新的VDA0P。使網絡中的節點共同的更新VDA0P，防止碰撞的 發生。
[0010] 本發明上述步驟1包括：DTM信標幀以32yS被分割成了多個時隙。在開始時，節 點通過VDAOP進行信道接入的預定，VDAOP就是在無競爭期（CFP)所預定的多個時隙，CFP 以最大接入系數（MAF=aT)被定義為CFP=aT，其中T為DTM的長度。DTM剩下的部 分為競爭期（CP)主要針對的是那些對吞吐量比較敏感而對時延不敏感的應用。
[0011] 本發明上述步驟2包括：VDAOP為兩種安全消息建立了優先級，1^的優先級要高于 M舊樣VDAOP優先級的方案也適用于CP期間的私人消息，因為這類消息對時延不敏感，所 以優先級較低。收到VDAOP建立請求消息的網絡節點首先會檢查IE。當該節點接收到的這 個VDAOP不與接收的其他的VDAOP沖突時且不與臨近的網絡節點的VDAOP有沖突，則該網 絡節點就會接受這個VDAOP的建立請求。此后，VDAOP接收者和發起者都會通過廣播或者 單播的形式通知相鄰節點關于VDAOP的建立。
[0012] 本發明將消息進行優先級劃分，緊急安全消息具有最高的優先級，路由安全消息 的優先級次之，最低的就是一些非安全應用的業務消息。
[0013] 有益效果：
[0014] 1、本發明通過預定信道接入時隙減少了信道競爭程度
[0015] 2、本發明合理地為競爭節點分配信道
【附圖說明】
[0016] 圖1為DTM幀結構。
[0017] 圖2為VeDA中Mr和Me消息預定方案。
[0018] 圖3為VDAOP在相鄰節點的傳播方案。
[0019] 圖4為車輛的運動分布模型
[0020] 圖5為VeDA與DCF在不同大小的通信密度和消息包的情況下的時延
[0021] 圖6為VeDA方案在不同消息下的時延
[0022] 圖7為VeDA方案的緊急消息與路有消息的時延與DCF方案的對比
[0023] 圖8為VeDA機制與DCF機制接收率的對比（消息頻率為500包/s，消息大小為 500B)
[0024] 圖9為VeDA機制與DCF機制接收率的對比（消息頻率為1250包/s，消息大小為 200B)
[0025] 圖10為本發明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0026] 下面結合說明書附圖對本發明創造作進一步的詳細說明。
[0027]I.VeDA幀間結構
[0028]VeDA的幀結構如圖 1 所不，VeDA將DTIM(