一种基于IEEE 802.11p的车辆接入网络的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及车载自组织网络中的信道接入方法，属于网络通讯技术领域。
【背景技术】
[0002] 车载自组网技术（VehicularAd-hocNetwork,简称VANET)。VANET是专 门用于汽车通信的自组织网络，是智能交通系统组成的重要部分。联邦通信委员会 把5. 850~5. 925GHz的75Mhz的频段专门用于智能交通系统。通过专用短程通 信（DSRC)，这75Mhz被专门的用于车与车（Vehicle-to-Vehicle，V2V)以及车与设施 (Vehicle-to-Infrastructure,V2I)之间的通信，因此这 75Mhz也被叫做DSRC信道。IEEE 工作组专门成立了IEEE802.Ilp小组进行DSRC的研宄，提出了WAVE模式。
[0003]DSRC信道7个IOMHz的信道组成。此外5. 850GHz到5. 855GHz共5MHz频谱被作 为保留频谱，用于潜在的可扩展应用。信道178被称为控制信道（ControlChannel，CCH)， 主要用于公共安全通信，主要用于传播和安全相关的消息（如WAVE短消息，WAVE服务广 播）。〇1 172、174、176、180、182、184被称为业务信道（561^丨。6〇^111161.3〇1)，主要用来传 输WAVE短消息和个人业务的数据包。Ch172和Ch184被专门的应用于涉及财产和生命的 公共安全应用。Ch172主要用于V2V之间安全应用的通信，旨在避免交通事故发生，保障人 们的行车安全。Ch184主要应用于基于公共设施的安全应用，常用于避免十字交叉口发生 碰撞事故。
[0004]现有的分布式协作功能（DistributedCoordinationFunction，DFC)为 802. 11 标准的MAC接入技术。它其他接入方式的基础。它主要采用CSMA/CA算法进行进到接 入，一旦发生碰撞后就使用二进制指数退避。为了让节点访问信道，DCF定义了两种信 道访问方式：一种是基本访问接入机制也被叫做二次握手机制；另一种是基于四次握手的 请求发送/清除发送机制，通过载波监听来尽量避免碰撞的发生，一旦发生碰撞就是用退 避算法来退避。然而802.IlDCF协议在竞争节点个数增多时，吞吐量和时延性能会迅速 下降，自协议提出以来，人们已经提出了许多的改进方案：（1)改变竞争窗口调节机制，如 DIDD(DoubleIncreaseDoubleDecrease)协议，逐步增减竞争窗口。（2)设置最优化参数， 如OCB(OptimalConstantWindow)协议，根据竞争节点个数调节参数，使网络饱和吞吐量 达到最优。这两种改进都存在一些问题：（1)最然改变竞争窗口调节机制不需要估测网络 中节点个数，但是因为参数固定性能往往达不到最优。（2)设置最有参数的方法虽能达到最 优，但是需要在线估计竞争节点个数，因而估计误差对网络性能影响较大。
[0005]IEEE802.Ilp基本的MAC协议是IEEE802.IlDCF机制，IEEE802.IlpMAC扩展 层是基于IEEE802.Ile的，米用EDCA(EnhancedDistributedChannelAccess，增强分布 式信道接入机制）机制接入媒体。通过EDCA机制，IEEE802.Ilp可以将不同的数据流按 优先级分成不同的接入类别，这样可以保证车载应用的服务质量。它定义了四种基于IEEE 802.ID的访问类型（AccessCategory，AC)即：语音、视频、尽力而为和背景流，使用8种用 户优先级来接入无线信道，为不同的业务类型提供不同的业务等级，使得那些实时业务有 较高的优先级优先接入信道。8种优先级（UP)和四种访问类型（AC)的映射规则为：一个UP对应一个AC;每个AC包括两个UP;在同一个AC中优先级高的UP优先进入信道。但是 由于网络状况的复杂性，EDCA中的静态参数设置并不能使系统性能实现最优，很多研宄表 明，在高负载的状况下由于网络中有较高的冲突率，EDCA的性能表现并不如人意，而在低负 载情况下又会造成空闲时隙的浪费。而本发明能够很好地解决上面的问题。
【发明内容】
[0006] 本发明目的在于提供了一种基于IEEE802.Ilp的车辆接入网络的方法，该方法 为一种全新的车辆接入决策（简称：VeDA)，能够适应车载自组网安全应用对时延和接收率 的要求。VeDA是基于802.llp/DSRC的，允许车辆在无竞争期接入到共享的信道中。VeDA 方案支持两种不同优先级的安全服务（即：紧急安全消息和路由安全消息）并提供了严格 的时延界限。车辆接入决策够很好的胜过基于退避算法的接入方案，尤其是在高通信负载 的情况下，可以有效的降低时延和提高接收率。
[0007] 方法流程：
[0008] 步骤I:DTM(S卩：传输业务指示消息）的信标帧以32ys被分割成多个时隙， VDAOPs(即：VeDAOpportunitys)为接入媒介进入信道时提前预定的接入时隙。VDAOP为 无竞争期（CFP)所预定的多个时隙，节点通过预定好的时隙有序的接入信道。
[0009] 步骤2 :每当有新的接入需求时，需要进行VDAOP请求单元（S卩：Information Element，IE)的转发来建立起新的VDA0P。使网络中的节点共同的更新VDA0P，防止碰撞的 发生。
[0010] 本发明上述步骤1包括：DTM信标帧以32yS被分割成了多个时隙。在开始时，节 点通过VDAOP进行信道接入的预定，VDAOP就是在无竞争期（CFP)所预定的多个时隙，CFP 以最大接入系数（MAF=aT)被定义为CFP=aT，其中T为DTM的长度。DTM剩下的部 分为竞争期（CP)主要针对的是那些对吞吐量比较敏感而对时延不敏感的应用。
[0011] 本发明上述步骤2包括：VDAOP为两种安全消息建立了优先级，1^的优先级要高于 M旧样VDAOP优先级的方案也适用于CP期间的私人消息，因为这类消息对时延不敏感，所 以优先级较低。收到VDAOP建立请求消息的网络节点首先会检查IE。当该节点接收到的这 个VDAOP不与接收的其他的VDAOP冲突时且不与临近的网络节点的VDAOP有冲突，则该网 络节点就会接受这个VDAOP的建立请求。此后，VDAOP接收者和发起者都会通过广播或者 单播的形式通知相邻节点关于VDAOP的建立。
[0012] 本发明将消息进行优先级划分，紧急安全消息具有最高的优先级，路由安全消息 的优先级次之，最低的就是一些非安全应用的业务消息。
[0013] 有益效果：
[0014] 1、本发明通过预定信道接入时隙减少了信道竞争程度
[0015] 2、本发明合理地为竞争节点分配信道
【附图说明】
[0016] 图1为DTM帧结构。
[0017] 图2为VeDA中Mr和Me消息预定方案。
[0018] 图3为VDAOP在相邻节点的传播方案。
[0019] 图4为车辆的运动分布模型
[0020] 图5为VeDA与DCF在不同大小的通信密度和消息包的情况下的时延
[0021] 图6为VeDA方案在不同消息下的时延
[0022] 图7为VeDA方案的紧急消息与路有消息的时延与DCF方案的对比
[0023] 图8为VeDA机制与DCF机制接收率的对比（消息频率为500包/s，消息大小为 500B)
[0024] 图9为VeDA机制与DCF机制接收率的对比（消息频率为1250包/s，消息大小为 200B)
[0025] 图10为本发明的方法流程图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合说明书附图对本发明创造作进一步的详细说明。
[0027]I.VeDA帧间结构
[0028]VeDA的帧结构如图 1 所不，VeDA将DTIM(