车载自组织网中MAC层实时获取信道状态的方法与流程

本发明涉及一种车载自组织网中mac层实时获取信道状态的方法，属于车联网技术领域。

背景技术：

在车载自组织网中，车载节点接入网络时需要遵循特定的协议，如rr-aloha协议，各车载节点通过定期发送自身的时隙状态表、接收邻跳节点的时隙状态表，更新、维护记录时隙资源分配状态的时隙状态表，接入信道时从该时隙状态表中选择空闲时隙作为基础时隙发送、接收数据。

如图1所示，帧数据由n个的时隙(slot)组成，车载节点通过基础时隙的控制信息单元(mac-c)和数据单元(mac-d)分别发送控制信息和业务数据，控制信息单元包括时隙状态字段和占用节点编号(sti)字段，其中，时隙状态分为四种：00表示空闲状态，10表示本节点占用或一跳邻节点占用(时隙已被与本节点相邻一跳的其他节点占用)，11表示两跳邻节点占用(时隙已被与本节点相邻两跳的其他节点占用)，01表示碰撞状态(时隙已被其他两个以上的节点占用)；在非本节点占用的时隙，节点通过监听相邻一跳节点发送的帧数据，能够判断三跳邻节点(与本节点相邻三跳范围内的节点)的时隙占用情况。

如图2所示，节点接收邻跳节点的时隙状态表，根据状态转移表更新自身的时隙状态表，时隙状态按照空闲->三跳邻占用->两跳邻占用->一跳邻占用->本节点占用->碰撞逐步或跳跃式转移。具体的说，在本节点的时隙slot1为空闲状态下，接收邻跳节点的时隙slot1为三跳邻节点占用，将时隙slot1的状态转移为三跳邻节点占用，接收邻跳节点的时隙slot1为两跳邻节点占用，将时隙slot1的状态转移为两跳邻节点占用，接收邻跳节点的时隙slot1为一跳邻节点占用，将时隙slot1的状态转移为一跳邻节点占用，本节点申请占用时转移为本节点占用，其它情况保持不变；在本节点的时隙slot1为三跳邻节点占用状态下，接收邻跳节点的时隙slot1为两跳邻节点占用，将时隙slot1的状态转移为两跳邻节点占用，接收邻跳节点的时隙slot1为一跳邻节点占用，将时隙slot1的状态转移为一跳邻节点占用，其它情况保持不变；在本节点的时隙slot1为两跳邻节点占用状态下，接收邻跳节点的时隙slot1为一跳邻节点占用，若 本节点与邻跳节点的时隙slot1的sti值相同则转移至一跳邻节点占用，若不相同则转移至碰撞；在本节点的时隙slot1为一跳邻节点占用状态下，接收邻跳节点的时隙slot1为两跳邻节点占用，若本节点与邻跳节点的时隙slot1的sti值不同则转移至碰撞，其它情况保持不变；在本节点的时隙slot1为本节点占用状态下，接收邻跳节点的时隙slot1为碰撞，将时隙slot1的状态转移为碰撞，接收邻跳节点的时隙slot1为两跳邻节点占用且本节点与邻跳节点的时隙slot1的sti值不同时，将时隙slot1的状态转移为碰撞，本节点释放该时隙slot1后，状态转移为空闲，其它情况不变。

经过越长时间的信道积累(状态转移)，碰撞状态越多而空闲状态越少，为了防止信道状态积累过长时间、提升系统实时性，su-aloha协议在积累一个帧(一个整周期)的信道状态并发送帧数据后，将时隙状态全部重置为空闲，以重新积累信道信息，这种方法的问题是，只有在帧数据发送时刻，时隙状态表中记录的信道状态最为完整，因而需要等到帧数据的发送时刻申请新的时隙资源，影响了系统的灵活性，增加了发包时延。

技术实现要素：

鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种车载自组织网中mac层实时获取信道状态的方法，通过时隙状态的反向转移，保证系统于任意时刻可获得完整的信道状态。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种车载自组织网中mac层实时获取信道状态的方法，包括：

定义时隙状态按照空闲、三跳邻节点占用、两跳邻节点占用、一跳邻节点占用、碰撞的顺序逐渐增强，

本节点的时隙slot1为第一状态，在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1的状态不强于该第一状态，则到达该预定时间时，将本节点的时隙slot1状态转移至弱于第一状态的状态，

该第一状态是该空闲、三跳邻节点占用、两跳邻节点占用、一跳邻节点占用、碰撞中的一个。

进一步的，根据本发明的状态反向转移表：

在本节点的时隙slot1为碰撞状态下：

1)在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1状态不是碰撞、一跳邻节点占用、两跳邻占用、三跳邻占用，到达该预定时间时，将本节点时隙slot1的状态转移为空闲状态，同时将sti值重置为无效，重新开始计时；

2)在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1状态不是碰撞而是三跳邻节点占用，到达该预定时间时，将本节点时隙slot1的状态转移为三跳邻节点占用，同时将sti值更新至邻跳节点时隙slot1的sti值，重新开始计时；

3)在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1状态不是碰撞而是两跳邻节点占用，到达该预定时间时，将本节点时隙slot1的状态转移为两跳邻节点占用，同时将sti值更新至邻跳节点时隙slot1的sti值，重新开始计时；

4)在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1状态不是碰撞而是一跳邻节点占用，到达该预定时间时，将本节点时隙slot1的状态转移为一跳邻节点占用，同时将sti值更新至邻跳节点时隙slot1的sti值，重新开始计时；

在本节点的时隙slot1为一跳邻节点占用状态下，

1)在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1状态不是碰撞、一跳邻节点占用、两跳邻占用、三跳邻占用，到达该预定时间时，将本节点时隙slot1的状态转移为空闲状态，同时将sti值重置为无效，重新开始计时；

2)在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1状态不是一跳邻节点占用而是三跳邻节点占用，到达该预定时间时，将本节点时隙slot1的状态转移为三跳邻节点占用，同时将sti值更新至邻跳节点时隙slot1的sti值，重新开始计时；

3)在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1状态不是一跳邻节点占用而是两跳邻节点占用，到达该预定时间时，将本节点时隙slot1的状态转移为两跳邻节点占用，同时将sti值更新至邻跳节点时隙slot1的sti值，重新开始计时；

在本节点的时隙slot1为两跳邻节点占用状态下，

1)在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1状态不是碰撞、一跳邻节点占用、两跳邻占用、三跳邻占用，到达该预定时间时，将本节点时隙slot1的状态转移为空闲状态，同时将sti值重置为无效，重新开始计时；

2)在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1状态不是两跳邻节点占用而是三跳邻节点占用，到达该预定时间时，将本节点时隙slot1的状态转移为三跳邻节点占用，同时将sti值更新至邻跳节点时隙slot1的sti值，重新开始计时；

在本节点的时隙slot1为三跳邻节点占用状态下，

在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1状态不是碰撞、一跳邻节点占用、两跳邻占用、三跳邻占用，到达该预定时间时，将本节点时隙slot1的 状态转移为空闲状态，同时将sti值重置为无效，重新开始计时。

本发明的优点是：

本发明的车载自组织网中mac层实时获取信道状态的方法，通过时隙状态的反向转移，减少出现碰撞状态，无需周期性将时隙状态全部置为空闲，保证系统于任意时刻可获得完整的信道状态，提高系统的灵活性，降低发包时延。

附图说明

图1是帧数据控制信息单元的结构示意图。

图2是现有技术的状态转移表示意图。

图3是本发明的状态反向转移表示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。

本发明公开的车载自组织网中mac层实时获取信道状态的方法，包括：

定义时隙状态按照空闲->三跳邻节点占用->两跳邻节点占用->一跳邻节点占用->碰撞的顺序逐渐增强，即碰撞状态较其他状态为强状态，空闲状态较其他状态为弱状态，两跳邻占用状态较三跳邻占用状态为强状态、较一跳邻占用状态为弱状态。

本节点的时隙slot1为第一状态，在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1的状态不强于第一状态，则到达该预定时间时，将本节点的时隙slot1状态转移至弱于第一状态的状态，其它情况与现有技术相同。

如图3所示，按照本发明的状态反向转移表：

1、本节点的时隙slot1为碰撞状态：

1)在一个整周期之内，在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1状态不是碰撞、一跳邻节点占用、两跳邻占用、三跳邻占用，到达该预定时间时，将本节点时隙slot1的状态转移为空闲状态，同时将sti值重置为无效，重新开始计时；

2)在一个整周期之内，在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1状态不是碰撞而是三跳邻节点占用，到达该预定时间时，将本节点时隙slot1的状态转移为三跳邻节点占用，同时将sti值更新至邻跳节点时隙slot1的sti值，重新开始计时；

3)在一个整周期之内，在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1状态不是碰撞而是两跳邻节点占用，到达该预定时间时，将本节点时隙slot1的状态转移为两跳邻节点占用，同时将sti值更新至邻跳节点时隙slot1的sti值， 重新开始计时；

4)在一个整周期之内，在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1状态不是碰撞而是一跳邻节点占用，到达该预定时间时，将本节点时隙slot1的状态转移为一跳邻节点占用，同时将sti值更新至邻跳节点时隙slot1的sti值，重新开始计时；

其它情况按照图2所示状态转移方法转移。

2、本节点的时隙slot1为一跳邻节点占用状态：

1)在一个整周期之内，在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1状态不是碰撞、一跳邻节点占用、两跳邻占用、三跳邻占用，到达该预定时间时，将本节点时隙slot1的状态转移为空闲状态，同时将sti值重置为无效，重新开始计时；

2)在一个整周期之内，在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1状态不是一跳邻节点占用而是三跳邻节点占用，到达该预定时间时，将本节点时隙slot1的状态转移为三跳邻节点占用，同时将sti值更新至邻跳节点时隙slot1的sti值，重新开始计时；

3)在一个整周期之内，在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1状态不是一跳邻节点占用而是两跳邻节点占用，到达该预定时间时，将本节点时隙slot1的状态转移为两跳邻节点占用，同时将sti值更新至邻跳节点时隙slot1的sti值，重新开始计时；

其它情况按照图2所示状态转移方法转移。

3、本节点的时隙slot1为两跳邻节点占用状态：

1)在一个整周期之内，在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1状态不是碰撞、一跳邻节点占用、两跳邻占用、三跳邻占用，到达该预定时间时，将本节点时隙slot1的状态转移为空闲状态，同时将sti值重置为无效，重新开始计时；

2)在一个整周期之内，在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1状态不是两跳邻节点占用而是三跳邻节点占用，到达该预定时间时，将本节点时隙slot1的状态转移为三跳邻节点占用，同时将sti值更新至邻跳节点时隙slot1的sti值，重新开始计时；

其它情况按照图2所示状态转移方法转移。

4、本节点的时隙slot1为三跳邻节点占用状态：

在一个整周期时间之内，在一预定时间内，接收邻跳节点的时隙slot1状 态不是碰撞、一跳邻节点占用、两跳邻占用、三跳邻占用，到达该预定时间时，将本节点时隙slot1的状态转移为空闲状态，同时将sti值重置为无效，重新开始计时；其它情况按照图2所示状态转移方法转移。

以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。