一种维护时隙状态信息的方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及网络管理技术，公开了一种维护时隙状态信息的方法及装置，用以提高时隙状态信息的维护准确性，提升车辆行驶安全性。该方法为：若节点在非自身占用的时隙n上接收的信号的信号强度大于等于预设的信号门限值且无法正确解析FI，则节点将时隙n对应的FI中包含的时隙n的时隙状态设置为碰撞状态，并根据设置结果更新本地对应时隙n维护的时隙状态信息。这样，其他节点根据节点发送的FI即可获知时隙n有可能发生碰撞，从而避免选择时隙n作为自身时隙，这样，便有效提高了各节点接收数据包的成功率，保证了FI能够最大程度地被正确解析，从而提高了时隙状态信息的维护准确性，进而提升了车辆行驶的安全性。
【专利说明】一种维护时隙状态信息的方法及装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及网络管理技术，特别涉及一种维护时隙状态信息的方法及装置。
【背景技术】
[0002]随着车载通信系统的发展和移动自组网技术的逐渐成熟，为了实现对车辆的实时、动态、智能化管理，国际上专门开发了针对车联网的DSRC (Dedicated Short RangeCommunications，专用短程通信)协议。DSRC通过信息的双向传输，将车辆与车辆、车辆和路侧的信息采集设备有机的连接起来，支持点对点、点对多点通信。
[0003]移动分时隙ALOHA (Mobile Slotted Aloha，MS-AL0HA)机制是一种基于分时方式的DSRC MAC (Medium Access Control ;媒体接入控制)层接入和资源分配机制，资源分配基于帧结构以slot (时隙)为单位。参阅图1所示,每N个slot构成一个帧(记为Frame),每个帧中的slot的编号为0-Ν-1，在帧之间循环往复。每个slot中只允许一个车辆进行发送，即车辆之间为TDMA (Time Division Multiple Access,时分复用接入)模式。车辆在所占用的时隙上中不仅发送应用层的数据，而且还需要发送FI (Frame Information,帧信息)，在FI中会指示一个帧中各个slot的状态，例如，一种可能的FI结构如图2所示)。
[0004]MS-ALOHA机制的基本思想是:任意一节点(如，车辆)加入网络时，需要通过监听帧信息，获得空闲时隙资源 信息选择占用一个时隙，如果节点不主动放弃该所占用的时隙资源，则可一直使用占用的时隙传输数据，在这期间其他节点不能使用该时隙。在占用的时隙上，节点需要周期性发送FI，FI中携带节点获得的与该节点相距两跳范围内的其他节点占用时隙的情况，指示节点感知到的每个时隙的占用状况信息(也称时隙状态信息、时隙信息)，对每个时隙给出该时隙的:时隙占用状态信息，占用时隙的节点对应的STI (SourceTemporary Identifier,临时资源标识)或可称为节点标识，占用时隙的节点的优先级状态(也可认为是占用时隙节点在该时隙发送的数据对应的优先级状态);其中，时隙占用状态信息可以表达时隙的四种占用状态:(00)表示时隙为空闲状态，(10)表示时隙已被与本节点相距一跳的其他节点占用(简称为一跳节点占用)或本节点占用，(11)表示时隙已被与本节点相距两跳的其他节点占用(简称为两跳节点占用)，(01)表示时隙已被其他两个以上的节点占用，即为碰撞状态；在非自身占用的时隙，每个节点通过监听相邻一跳的节点发送的FI，能够判断相邻三跳范围内每个节点占用时隙的情况，当发现本节点占用的时隙资源与其他节点使用的资源发生碰撞时，重新预约新的空闲时隙或仍占用原有时隙。
[0005]由此可见，在自组网中，节点之间周期性发送FI，以实现各个节点了解网络拓扑以及资源占用情况，当接收节点在某个时隙没有收到FI，即认为该时隙状态为空闲。但是在实际环境中接收节点没有收到FI，有三种可能:一种是网络中确实没有节点占用该时隙，此时该时隙资源为空闲；第二种情况可能由于三跳范围内两个节点同时占用同一个时隙，使得接收节点不能正确解调出FI，这种情况下如果通过物理层能量检测，可以发现该时隙有强的信号，但接收节点解调不出有用信号；第三种情况可能由于车辆高速移动，信道环境变化较大等因素使得接收节点不能正确解调出FI，这种情况下如果通过物理层能量检测，可以发现该时隙有强的信号，但接收节点解调不出有用信号。
[0006]目前，当发生后两种情况时，接收节点无法正确解调出FI即等同于在相应时隙接收到了强干扰信号，此时，接收节点无法正确维护相应的时隙状态信息，这将会造成系统混舌L从而严重影响系统性能，增加了道路行驶的不安全性。
【发明内容】
[0007]本发明实施例提供一种基于强干扰信号维护时隙状态信息的方法及装置，用以提高时隙状态信息的维护准确性，提升车辆行驶安全性。
[0008]本发明实施例提供的具体技术方案如下:
[0009]一种维护时隙状态信息的方法，包括:
[0010]节点在非自身占用的时隙η接收其他节点发送的FI，η为时隙序号；
[0011]节点确定接收信号的信号强度大于等于预设的信号门限值且无法正确解析FI时，将时隙η对应的FI中包含的时隙η的时隙状态设置为碰撞状态；
[0012]节点根据设置结果更新本地对应时隙η维护的时隙状态信息。
[0013]一种维护时隙状态信息的装置，包括:
[0014]通信单元，用于在非本装置占用的时隙η接收其他节点发送的FI，η为时隙序号；
[0015]设置单元，用于在确定接收信号的信号强度大于等于预设的信号门限值且无法正确解析FI时，将时隙η对应的FI中包含的时隙η的时隙状态设置为碰撞状态；
[0016]更新单元，用于根据设置结果更新本地对应时隙η维护的时隙状态信息。
[0017]本发明实施例中，若节点在非自身占用的时隙η上接收的信号的信号强度大于等于预设的信号门限值且无法正确解析FI，则节点将时隙η对应的FI中包含的时隙η的时隙状态设置为碰撞状态，并根据设置结果更新本地对应时隙η维护的时隙状态信息。这样，其他节点根据节点发送的FI即可获知时隙η有可能发生碰撞，从而避免选择时隙η作为自身时隙，这样，便有效提高了各节点接收数据包的成功率，保证了 FI能够最大程度地被正确解析，从而提高了时隙状态信息的维护准确性，进而提升了车辆行驶的安全性。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为现有技术下超帧结构示意图；
[0019]图2为现有技术下一种FI结构示意图；
[0020]图3为本发明实施例中时隙状态缓存表示意图；
[0021]图4为本发明实施例中节点维护时隙状态信息流程图；
[0022]图5为本发明实施例中一跳邻节点示意图；
[0023]图6为本发明实施例中两跳邻节点示意图；
[0024]图7为本发明实施例中节点功能结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]为方便后续描述，本发明实施例中对FI及其内部信息内容统一米用如下描述方式:
[0026]节点之间发送的FI (也可称为FI消息)中指示的每个时隙对应的占用状况信息称为:FI中每个时隙对应的时隙信息域；
[0027]FI中每个时隙对应的占用状况信息中给出的三类信息(即:时隙占用状态、ST1、优先级信息)分别称为:每个时隙的时隙信息域中包含的时隙占用状态子域、STI子域、优先级子域；
[0028]需要说明的是，上述描述方式只是为了后续描述方便而规定，当然也可以采用其他的描述方式。
[0029]本发明实施例中，在对占用时隙的维护过程中，节点需要维护(N-1) *N时隙状态缓存表，用来存储对应时隙上接收到的相邻节点发送的FI中携带的各时隙的时隙信息域。例如，参阅图3所示，图3中展示的时隙状态缓存表的维数为N*N维，由于节点本身在所占时隙发送的FI不需要存储，因此节点实际维护的时隙状态缓存表为N-1行(假设每个节点只占用一个时隙)，本发明实施例中后续内容中描述的(N-1)*N时隙状态缓存表均是指不保存在节点本身占用时隙发送的FI的时隙信息；其中，时隙对应的“检测域”是指在该时隙接收的FI中包含的发送该FI的时隙对应的时隙信息域，而时隙对应的“非检测域”是指在该时隙接收的FI中包含的非发送该FI的时隙对应的时隙信息域，其中，default值为缺省值。
[0030]节点在一个时隙上接收到FI时，总是用新接收到的FI中携带的时隙信息内容覆盖时隙状态缓存表中对应时隙所在行的信息内容(即覆盖一个帧周期前设置的内容)。具体过程如下:
[0031]节点在自身占用的时隙生成并发送FI，需要按照一定规则填写各个field(域)，包括时隙占用状态子域、STI子域以及优先级子域。发送完毕后，节点会清空所发送的FI信
肩、O
[0032]节点在非自身占用的时隙上，需要接收周围节点发送的FI，并根据接收到的FI更新时隙状态缓存表，在到达本节点自身占用的时隙前判断自身占用的时隙是否维护成功及非自身占用时隙中各时隙的状态，其中，当在非自身占用的时隙上没有接收到FI，节点会将时隙状态缓存表中该时隙对应的行的各域填default值。Default值当前按空闲状态(00)处理，当然也可以定义其他处理方式。
[0033]通过上述方式，节点实时的获得N*N矩阵形式维护的时隙状态信息。具体的FI生成过程如下:
[0034]A、对于自身占用时隙，填写占用状态((10))，且填写自身的STI和优先级信息；
[0035]B、对于其他时隙，考察(N-1) *N时隙状态缓存表中对应的列:
[0036]若时隙对应的列中其他N-1个元素都是空闲状态((00))、default状态或两跳占用状态11，则将该时隙状态填写为空闲状态((00))(不填写STI和优先级信息)；
[0037]若时隙对应的检测域为占用状态((10))，而且其他N-1个元素都是空闲状态((00))、default状态、两跳占用状态11，或与检测域STI相同的占用状态((10))，则将该时隙状态填写为占用状态((10))(填写对应的STI和优先级信息)；
[0038]若时隙对应的列中的其他N-1个元素中，出现了 2个及其以上的占用状态((10))，且STI不同，则将该时隙状态填写为碰撞状态((01))(填写优先级最高的STI，当优先级相同时，随机选一个填写，填写最高的优先级):
[0039]若时隙对应的检测域为default状态,而且其他N-1个元素中，一个或多个为占用状态((10))，且它们的STI都相同，则将该时隙状态填写为两跳占用状态11(填写STI和优先级)。
[0040]发送完毕后，清空N*N时隙状态缓存表中上述时隙对应的行。
[0041]基于上述实施方案，为了提高时隙状态信息的维护准确性，提升车辆行驶安全性，本发明实施例中，除采用上述FI生成过程，进一步地，若节点在非自身占用的时隙η上接收的信号的信号强度大于等于预设的信号门限值且无法正确解析FI，则节点将时隙η对应的FI中包含的时隙η的时隙状态设置为碰撞状态，并根据设置结果更新本地对应时隙η维护的时隙状态信息。
[0042]下面结合附图对本发明优选的实施方式进行详细说明。
[0043]参阅图4所示，本发明实施例中，节点维护时隙状态信息的详细流程如下:
[0044]步骤400:节点在非自身占用的时隙η接收其他节点发送的FI，η为时隙序号，取值为整数。
[0045]本发明实施例中，所谓时隙η即是指任意一个非节点占用的时隙。而所谓的节点即是指接入本系统的各类车辆。
[0046]步骤410:节点确定接收信号的信号强度大于等于预设的信号门限值且无法正确解析FI时，将时隙η对应的FI中包含的时隙η的时隙状态设置为碰撞状态。
[0047]例如:节点在时隙η上检测到信号强度很高的接收信号，此时，节点在物理层判定接收信号的信号强度大于等于预设的信号门限值，则认为时隙η已被某个节点占用，但由于FI解码不成功，即解析不出空口接收到的其他节点发送的FI，则节点在物理层将时隙η对应的FI中包含的时隙η的时隙状态设置为碰撞状态(01)，接着，节点将针对时隙η设置完毕的FI由物理层发往MAC (Medium Access Control,媒体接入控制)层。
[0048]较佳的，节点在物理层将时隙η对应的FI中包含的时隙η的时隙状态设置为碰撞状态(01)之后，还可以进一步地将时隙η对应的FI中包含的占用时隙η的节点的优先级设置为系统中的最高优先级，将时隙η对应的FI中包含的占用时隙η的节点的STI设置为缺省值；然后，再将针对时隙η设置完毕的FI由物理层发往MAC层。
[0049]较佳的，节点在物理层将时隙η对应的FI中包含的时隙η的时隙状态设置为碰撞状态(01)之后，还可以将时隙η对应的FI中包含的其他时隙的时隙状态均设置为空闲状态(00)，以及进一步的，节点还可以将时隙η对应的FI中包含的其他时隙的占用节点的优先级和其他时隙的占用节点的STI均设置为缺省值。接着，节点会将针对时隙η设置完毕的FI发往MAC层。
[0050]步骤420:节点根据设置结果更新本地对应时隙η维护的时隙状态信息。
[0051]具体为:节点在MAC层根据之前在物理层对应时隙η设置的FI更新本地维护的时隙状态缓存表中时隙η对应的时隙状态信息，从而当节点在自身占用的时隙m Cm为时隙序号)向其他节点发送FI时，可以向其他节点通知时隙η的时隙状态为碰撞状态，这样，将时隙η作为自占时隙的其他节点可以根据节点的通知重新选择自占时隙，而不会继续使用时隙η，从而避免了时隙η上再次发生资源碰撞。
[0052]基于上述实施例，进一步地，在执行步骤410时，节点若确定接收信号的信号强度小于预设的信号门限值，则节点可以认为时隙η未被占用，可以将时隙η对应FI中包含的时隙η的时隙状态设置为空闲状态(00)。
[0053]例如:节点在时隙η上检测到信号强度很低的接收信号，此时，节点在物理层判定接收信号的信号强度小于预设的信号门限值，则认为时隙η没有被其他节点占用，则节点在物理层将时隙η对应的FI中包含的时隙η的时隙状态设置为空闲状态(00)，接着，节点将针对时隙η设置完毕的FI发往MAC层。
[0054]其中，较佳的，节点在将时隙η对应的FI中包含的时隙η的时隙状态设置为空闲状态(00)后，还可以进一步地将时隙η对应的FI中包含的占用时隙η的节点的优先级和STI均设置为缺省值，并将设置结果一同由物理层发往MAC层，这样，便可以在MAC根据对应时隙η设置的FI更新本地维护的时隙η的时隙状态信息。
[0055]在上述实施例中，节点在物理层进行判定时使用的信号门限值可以由系统根据实际部署环境优化得到，在此不再赘述。
[0056]下面采用两个具体的应用场景对上述实施例作出进一步详细说明。
[0057]第一种应用场景:假设在高速公路对向车道上，车辆双向行驶，某节点的一跳邻节点与该节点是对向车辆且占用相同时隙。
[0058]参阅图5所示，节点A和节点B在一个簇内，互为一跳邻节点，分别占用时隙I和时隙3，这时对面车道节点C迎面行驶过来，节点C也占用时隙I。
[0059]一个具体的实施过程如下:
[0060]Al、当节点C与B节点还没有进入互相通信范围内时，节点A和节点B在一簇内，节点A是节点B的一跳邻节点，节点A与节点B占用的时隙分别为时隙I和时隙3，节点B在时隙3上发送的FI中，将时隙I的时隙状态设置为10，STI和优先级填写为节点A的STI和优先级，具体如表1所示。
[0061]表1
【权利要求】
1.一种维护时隙状态信息的方法，其特征在于，包括: 节点在非自身占用的时隙η接收其他节点发送的帧信息FI，η为时隙序号； 节点确定接收信号的信号强度大于等于预设的信号门限值且无法正确解析FI时，将时隙η对应的FI中包含的时隙η的时隙状态设置为碰撞状态； 节点根据设置结果更新本地对应时隙η维护的时隙状态信息。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，节点将时隙η对应的FI中包含的时隙η的时隙状态设置为碰撞状态之后，在根据设置结果更新本地对应时隙η维护的时隙状态信息之前，进一步包括: 将时隙η对应的FI中包含的占用时隙η的节点的优先级设置为最高优先级； 将时隙η对应的FI中包含的占用时隙η的节点的临时资源标识STI设置为缺省值。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，节点将时隙η对应的FI中包含的时隙η的时隙状态设置为碰撞状态之后，在根据设置结果更新本地对应时隙η维护的时隙状态信息之前，进一步包括: 将时隙η对应的FI中包含的其他时隙的时隙状态均设置为空闲状态。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，进一步包括: 节点将时隙η对应的FI中包含的其他时隙的占用节点的优先级和STI均设置设置为缺省值。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，节点若确定接收信号的信号强度小于所述信号门限值，则将时隙η对应FI中包含的时隙η的时隙状态设置为空闲状态。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括: 节点将时隙η对应FI中包含的占用时隙η的节点的优先级和STI均设置为缺省值。
7.如权利要求1一 6任一项所述的方法，其特征在于，节点根据设置结果更新本地对应时隙η维护的时隙状态信息，包括: 节点根据设置结果更新本地维护扩时隙状态缓存表中时隙η对应的时隙状态信息。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括: 节点在自身占用的时隙m到达时，根据本地维护的时隙状态信息生成FI并发往其他节点，m为时隙序号。
9.一种维护时隙状态信息的装置，其特征在于，包括: 通信单元，用于在非本装置占用的时隙η接收其他节点发送的帧信息FI，η为时隙序号; 设置单元，用于在确定接收信号的信号强度大于等于预设的信号门限值且无法正确解析FI时，将时隙η对应的FI中包含的时隙η的时隙状态设置为碰撞状态； 更新单元，用于根据设置结果更新本地对应时隙η维护的时隙状态信息。
10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述设置单元将时隙η对应的FI中包含的时隙η的时隙状态设置为碰撞状态之后，在所述更新单元根据设置结果更新本地对应时隙η维护的时隙状态信息之前，进一步用于: 将时隙η对应的FI中包含的占用时隙η的节点的优先级设置为最高优先级； 将时隙η对应的FI中包含的占用时隙η的节点的临时资源标识STI设置为缺省值。
11.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述设置单元将时隙η对应的FI中包含的时隙η的时隙状态设置为碰撞状态之后，在所述更新单元根据设置结果更新本地对应时隙η维护的时隙状态信息之前，进一步用于: 将时隙η对应的FI中包含的其他时隙的时隙状态均设置为空闲状态。
12.如权利 要求11所述的装置，其特征在于，所述设置单元进一步用于: 将时隙η对应的FI中包含的其他时隙的占用节点的优先级和STI均设置设置为缺省值。
13.如权利要求9所述的装置，其特征在于，所述设置单元若确定接收信号的信号强度小于所述信号门限值，则将时隙η对应FI中包含的时隙η的时隙状态设置为空闲状态。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述设置单元进一步用于: 将时隙η对应FI中包含的占用时隙η的节点的优先级和STI均设置为缺省值。
15.如权利要求9- 14任一项所述的装置，其特征在于，所述更新单元根据设置结果更新本地对应时隙η维护的时隙状态信息，包括: 根据设置结果更新本地维护扩时隙状态缓存表中时隙η对应的时隙状态信息。
16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述通信单元进一步用于: 在自身占用的时隙m到达时，根据本地维护的时隙状态信息生成FI并发往其他节点，m为时隙序号。
【文档编号】H04J3/16GK103973387SQ201310036102
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年1月30日 优先权日:2013年1月30日
【发明者】李凤, 冯媛, 房家奕, 赵毅, 赵丽 申请人:电信科学技术研究院