基于車輛密度的IEEE 802.11p自適應(yīng)退避方法
【專利摘要】本發(fā)明了公開一種基于車輛密度的IEEE?802.11p自適應(yīng)退避方法，該方法分為兩種IEEE802.11p的自適應(yīng)退避方法，一種是集中式增強(qiáng)方法（CEA），通過提取當(dāng)前正在通信的車輛數(shù)信息，來計(jì)算最優(yōu)的退避窗口大??；另一種是分布式增強(qiáng)方法（DEA），在這種方法中，車輛用本地觀測(cè)的信息來估計(jì)車輛數(shù)，從而來動(dòng)態(tài)的調(diào)整競(jìng)爭窗口大小，在傳輸節(jié)點(diǎn)數(shù)目較小時(shí)，CEA的性能與IEEE802.11p的性能是相似的，而當(dāng)傳輸節(jié)點(diǎn)數(shù)目很大時(shí)，CEA的性能要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于IEEE802.11p的性能；DEA的性能要優(yōu)于IEEE802.11p的性能，比CEA略差，但是其使用范圍比CEA廣泛。
【專利說明】基于車輛密度的IEEE 802.11p自適應(yīng)退避方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于交通領(lǐng)域，具體涉及交通中信息傳播領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]IEEE 802.1lp (也被稱作是車載環(huán)境下的無線接入)是IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)中加入快速改變車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一個(gè)修改草案。在本發(fā)明中，我們研究了 IEEE 802.1lp協(xié)議的MAC層特點(diǎn)和吞吐量性能。此外，我們還提出了一些通過修改原始的IEEE 802.1lp MAC層協(xié)議來提升性能的新方法，這種修改的方法是讓每個(gè)傳輸車輛能夠調(diào)整自身退避窗口的大小從而能夠獲得基于信道反饋的更高的吞吐量。
[0003]文獻(xiàn)[F.Cali, M.Conti, and E.Gregori, “Dynamictuning of the IEEE802.1lprotocoltoachieve atheoretical throughput limit, ”Networking, IEEE/ACMTransactionson, 8 (6): 785 - 799, 2000.]中通過 p-persistent CSMA 模仿了 IEEE 802.11 協(xié)議，它將時(shí)間分成相等的時(shí)隙，在每個(gè)時(shí)隙，每個(gè)節(jié)點(diǎn)選擇是否在此時(shí)隙發(fā)送消息，如果發(fā)送并發(fā)生了碰撞，則等待下一個(gè)時(shí)隙，再以一定的概率重新發(fā)送。
[0004]該方法采取了碰撞后等待下一個(gè)時(shí)隙以一定的概率重新發(fā)送的方案，并沒有根據(jù)周圍的節(jié)點(diǎn)密度實(shí)時(shí)地調(diào)整發(fā)送概率。所以在不同的節(jié)點(diǎn)密度下，該方法性能差別較大。
[0005]文獻(xiàn)[F.Cali, M.Conti, and E.Gregori, “Dynamictuning of the IEEE802.1lprotocoltoachieve atheoretical throughput limit, Networking, IEEE/ACMTransactionson，8(6):785 - 799，2000.]提到可以通過觀測(cè)每個(gè)虛擬傳輸時(shí)間內(nèi)的信道空閑時(shí)間來估計(jì)正在傳輸?shù)能囕v數(shù)M。但是估計(jì)誤差可能會(huì)很大，因?yàn)橐粋€(gè)虛擬傳輸時(shí)間(VT)很短，這樣會(huì)導(dǎo)致估計(jì)結(jié)果的隨機(jī)性很大。
[0006]文獻(xiàn)[CH0IN, CHOI S，SEOK Y, et al.A solicitation-based IEEE 802.1lp MACprotocol for roadside to vehicular Environments.2OO7 = 91-96.]在 V2I 通信模式下嘗試采用輪詢機(jī)制以避免數(shù)據(jù)包傳輸沖突，每個(gè)車輛節(jié)點(diǎn)在進(jìn)入一個(gè)路邊基礎(chǔ)設(shè)施的廣播范圍內(nèi)時(shí)，需要先與路邊基礎(chǔ)設(shè)施通信，然后通過路邊基礎(chǔ)設(shè)施的輪詢來發(fā)送數(shù)據(jù)包。這樣在同一輪詢范圍內(nèi)的車輛節(jié)點(diǎn)之間就不會(huì)產(chǎn)生數(shù)據(jù)包傳輸沖突。
[0007]該方法為了避免數(shù)據(jù)包傳輸沖突采取的是輪詢機(jī)制，但是在車載自組織網(wǎng)絡(luò)中，由于車輛節(jié)點(diǎn)的高速度，是的每個(gè)節(jié)點(diǎn)停留在一個(gè)路邊基礎(chǔ)設(shè)施的廣播范圍內(nèi)的時(shí)間十分有限。再加上車輛節(jié)點(diǎn)高速運(yùn)動(dòng)所帶來的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞目焖僮兓?，使得輪詢機(jī)制的效率和性能大大降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明目的:IEEE 802.1lp車載環(huán)境無線接入?yún)f(xié)議，旨在為V21、V2V提供無線通信。但是IEEE 802.1lp協(xié)議規(guī)定的具體的MAC參數(shù)會(huì)導(dǎo)致不理想的吞吐量，因?yàn)橥吮艽翱诖笮〔荒苓m應(yīng)動(dòng)態(tài)變化的通信的車輛數(shù)。針對(duì)此問題，我們提出了兩種解決方案。一種是集中式的方法，通過提取當(dāng)前正在通信的車輛數(shù)信息，來計(jì)算最優(yōu)的退避窗口大?。涣硪环N是分布式的方法，在這種方法中，車輛用本地觀測(cè)的信息來估計(jì)車輛數(shù)，從而來動(dòng)態(tài)的調(diào)整競(jìng)爭窗口大小。
[0009]集中式方法的一個(gè)關(guān)鍵假設(shè)是:為了計(jì)算最優(yōu)的傳輸概率，傳輸車輛的數(shù)目一直都是已知的。由于這個(gè)假設(shè)在現(xiàn)實(shí)的場(chǎng)景中并不總是正確的，我們還提出了一種分布式的增強(qiáng)方法。在這個(gè)方法中，節(jié)點(diǎn)僅僅利用本地的信道信息來改變自身窗口的大小。特別地，傳輸?shù)能囕v將會(huì)計(jì)算信道的繁忙比例，并且將它與之前得到的一些數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。根據(jù)信道繁忙比例的變化總計(jì)，車輛就能夠判斷發(fā)射臺(tái)的數(shù)目是增加了還是減少了，從而相應(yīng)調(diào)整它的退避窗口大小。
[0010]技術(shù)方案:
[0011]系統(tǒng)模型:
[0012]802.1lp MAC層特性和討論
[0013]在IEEE802.1lp MAC層協(xié)議中利用了最初在IEEE802.1le中提出的增強(qiáng)式分布信道接入(EDCA)機(jī)制。對(duì)于不同的應(yīng)用類型(ACs)選擇了不同的仲裁幀間隔(AIFS)和競(jìng)爭窗口(CW)。根據(jù)不同的優(yōu)先級(jí)，有四種可用的數(shù)據(jù)流量分類:背景流量(BK)，最大努力流量(BE)，噪音流量(VO)和視頻流量(VI)。表1顯示了在IEEE 802.1lp中針對(duì)不同的流量類型而選取的默認(rèn)參數(shù)。
[0014]表1在IEEE 802.1lp中為不同類型的應(yīng)用設(shè)置的默認(rèn)參數(shù)
[0015]
【權(quán)利要求】
1.基于車輛密度的IEEE802.1lp自適應(yīng)退避方法，其特征在于，包括: (a)集中式增強(qiáng)方法，假設(shè)基站知道在通信范圍內(nèi)共同傳輸信息的車輛數(shù)目，并且會(huì)將這些信息周期性的廣播給所有的傳輸車輛；一旦某輛車收到這類廣播信息，它就能夠根據(jù)公式I計(jì)算出最優(yōu)的傳輸概率；盡管方法I是被設(shè)計(jì)執(zhí)行在實(shí)時(shí)條件下的，但是對(duì)于不同的L，M和D的值，popt能夠計(jì)算出一個(gè)最優(yōu)值: Popt =.{ 対;.C_1.......；' ^s；or}(I) 因此，期望的窗口可以利用表2中的數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新: 表1集中式增強(qiáng)方法
【文檔編號(hào)】H04W84/18GK103476133SQ201310411173
【公開日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月10日
【發(fā)明者】宋文廣, 趙海濤, 孫全, 李大鵬 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江青思網(wǎng)絡(luò)科技有限公司