专利名称：车辆自组织网络中的节点的制作方法
技术领域：
本发明涉及自组织(Ad-Hoc)移动网络，更具体地涉及车载移动自组织网络中消 息的拥塞控制、准入控制和重播控制。
背景技术：
在使用协议栈的节点组成的常规无线网络中，网际协议(IP)消息800(见图8)在 应用层、传输控制协议(TCP)层、网络层、链路层、媒体访问控制(MAC)层和物理(PHY)层之 间传送。传出消息从上往下传送，传入消息从下往上传送。TCP层用于端对端的拥塞控制。TCP层依赖于消息确认进行速率管理。如IEEE 802. 11标准所规定的，MAC层使用载波侦听多点接入(CSMA)和随机退避 (back-off)来控制到物理层的接入。如果两个或更多个节点同时发送消息，会发生冲突以 致于消息不能被解码。网络的性能(如吞吐量、错误率和延迟)取决于冲突率。可以将节点嵌入到车辆中以散布与车辆环境相关的信息。与车载环境中的无线接 入(WAVE)相关的IEEE P1609标准规定了 WAVE协议栈。在车载网络中，定义了多个优先级级别。应当以低的等待时间向所有附近车辆和 路边基础设施发送时间敏感短消息(SM)900，见图9。作为示例，汽车工程师协会(SAE)定 义了一组安全关键短消息，如碰撞逼近通知(crash-pending notification)和紧急制动 (hard braking)，仅允许最多10毫秒的等待时间。在需要在相对较短的时间间隔内传输大 量消息的拥塞网络中，该标准不能被满足。在单播和广播网络中，增强的分布式协调功能(EDCF)支持在MAC层对不同的接入 分类(AC)的不同的接入优先级。高优先级AC获得更短的传输等待时间和更高的吞吐量。Romdhani 等人(参见"Adaptive EDCF enhanced service differentiation for IEEE 802. 11 wireless ad-hoc networks", ^c^fflff^ (Wireless Communication and Networking)，2003年3月20日)描述了消息冲突率、消息传送延迟和介质使用率。冲 突率和延迟作为无线网络中总负载的函数而增加。Yang 等人描述了消息率减少过程(参见 “vehicle-to-vehicle communicaion protocol for cooperative collision warning，，，Mobile and Ubiquitous :Networking and Services，2004)。该过程对各车辆生成警报消息的消息率进行控制以在密集车载网络 中实现低的等待时间。
发明内容
本发明的实施方式提供了一种车载自组织网络(VANET)的拥塞控制协议。该拥塞 控制协议针对传入消息和传出消息提取并存储本地网络信息，即节点密度和总数据速率、 相邻节点信息、成功和失败接收的数量。拥塞控制协议还跟踪节点状态。本地节点是在通 信范围内的那些节点。根据本地网络信息和所述状态，该协议对短消息(SM)进行拥塞控制、准入控制和重播控制操作，即该层暂时性地将短消息存储在缓冲器中，在层之间传送这些消息、引入延 迟、删除消息和改变传输参数。
图1为根据本发明实施方式的车载网络的示意图；图2为根据本发明实施方式的协议栈的框图；图3为根据本发明实施方式的在拥塞控制层的操作框图；图4为根据本发明实施方式的周期性更新消息的框图；图5为根据本发明实施方式的警报消息的框图；图6A为根据本发明实施方式的处理传入消息的流程图；图6B为根据本发明实施方式的密度估计的流程图；图7为根据本发明实施方式的处理传出消息的流程图；图8为网际协议(IP)消息的框图；以及
图9为时间敏感短消息(SM)的框图。
具体实施例方式车载网络如图1所示，本发明实施方式提供了一种对节点101组成的车载自组织网络 (VANET) 100中的消息102的拥塞控制。各节点包括处理器105和收发机106(即发射机和 接收机)。因此，在本说明书中，术语节点和车辆是可互换使用的。由于节点在车辆中，当 车辆进入和离开时，网络是自组织的(ad-hoc)并且是移动的。节点在信道103上收发消息 102。应当理解，可以根据网络的设计和消息的长度将消息作为一个或更多个分组进行发 送。网络还可以包括用于与紧急响应机构进行通信的基础设施节点104。如本领域所知，处 理器可以包括存储器和输入/输出接口。本文的拥塞控制对进入网络100的消息102进行管理，以防止通信信道103的 超额订购。通常，节点的拥塞控制层获得优化的全网络速率分配(network-wide rate allocation) 0 一种优化的速率分配为
权利要求
1.一种车辆自组织网络中的节点，其中所述节点被设置在所述车辆中，其中所述节点 包括发射机、接收机和用于执行协议栈的步骤的处理器，所述协议栈包括应用层；链路层；以及被设置在所述应用层和所述链路层之间的拥塞控制层，其中所述拥塞控制层被配置为 在所述应用层和所述链路层之间传送短消息，其中所述短消息是根据所述车辆自组织网络 的标准来定义的，并且其中所述拥塞控制层对所述短消息的全网络速率分配进行优化。
2.根据权利要求1所述的节点，其中所述短消息被广播。
3.根据权利要求1所述的节点，其中所述协议栈还包括物理层；以及短消息层，所述短消息层设置在所述拥塞控制层和所述物理层之间，其中所述短消息 层使所述节点能够针对所述短消息直接控制所述物理层的特性。
4.根据权利要求3所述的节点，其中所述特性包括信道号、数据速率、发送功率水平 和供应商业务标识符。
5.根据权利要求2所述的节点，其中所述广播的短消息的接收机不对所述短消息进行 确认。
6.根据权利要求1所述的节点，其中所述短消息包括车辆的位置、速度、加速度和制动 条件。
7.根据权利要求1所述的节点，其中所述拥塞控制层还包括用于存储所述节点的状态的装置；本地网络信息数据库；以及被配置用于存储所述短消息的缓冲器。
8.根据权利要求7所述的节点，其中在预定时间间隔之后，从所述缓冲器中删除所述短消息。
9.根据权利要求1所述的节点，其中所述短消息为更新消息。
10.根据权利要求1所述的节点，其中所述短消息为警报消息。
11.根据权利要求1所述的节点，其中重复的传入短消息被删除。
12.根据权利要求1所述的节点，其中所述拥塞控制层确定本地密度，其中所述本地密 度取决于相邻车辆的数量和所述相邻车辆所使用的数据速率。
13.根据权利要求7所述的节点，其中当传出消息速率高于优化速率时，将所述短消息 存储在所述缓冲器中。
14.根据权利要求13所述的节点，其中根据所述优化速率和所述短消息的优先级将所 述缓冲器中的短消息传送到所述短消息层。
15.根据权利要求12所述的节点，其中所述本地密度由传入短消息和传出短消息以及 在所述节点处的短消息的无接收、成功接收和失败接收的概率来确定。
16.根据权利要求1所述的节点，其中分组的无接收、成功接收和失败接收的数量从所 述链路层发送到所述拥塞控制层。
全文摘要
本发明涉及车辆自组织网络中的节点。在车辆自组织网络(VANET)中，收发机节点被设置在车辆中。该节点包括协议栈，该协议栈包括应用层、链路层以及被设置在应用层和链路层之间的拥塞控制层。该拥塞控制层在应用层和链路层之间传送短消息。所述短消息是根据VANET标准定义的，并且拥塞控制层对短消息的全网络速率分配进行优化。
文档编号H04W28/02GK101998284SQ20101025900
公开日2011年3月30日 申请日期2010年8月19日 优先权日2009年8月19日
发明者叶飞, 斋藤正史, 菲利普·V·奥尔利克, 雷蒙德·伊姆 申请人:三菱电机株式会社