一种无线车载网信道接入方法技术

本发明专利技术公开了一种无线车载网信道接入方法，包括以下步骤：首先，接收车辆节点发送的信标消息请求，并将其生成信标；然后对信道的DIFS时隙进行侦听；之后根据上一步侦听的DIFS时隙判断信道是否空闲，若空闲，则将车辆节点接入信道；若不空闲，则车辆节点执行退避过程并接入信道；最后对车辆节点的信标进行基于802.11p MAC协议广播，从而结束无线车载网信道接入过程。本发明专利技术提升了退避机制的自适应性，有效的缓解了节点由于恒定竞争窗口引起的多节点选择相同退避计数器造成的节点接入信道冲突问题，具有很好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种无线车载网信道接入方法
本专利技术属于车载电子无线通信领域，特别涉及一种无线车载网信道接入方法。
技术介绍
IEEE802.11pVANET是多跳移动无线通信网络，车辆通过安装通信与计算机设备与路边基础设施进行通信，通信方式主要有车对车(vehicletovehicle,V2V)通信及车与路边基础设施(vehicletoinfrastructure,V2I)通信。如图1所示V2V通信，车辆节点周期性的在应用层产生信标消息发送请求并生成信标，信标中包含节点的速度、位置、加速度、行驶方向及其他道路状态信息，接入CCH后周期性的广播信标消息，传输给通信范围内的邻居节点，节点A根据接收到的信标信息建立邻居列表，并根据接收到的信标消息更新邻居信息列表，若超过一定时间仍未接受到某个邻居节点的信标消息，节点A则判断邻居节点B已经离开，并删除列表中的邻居节点B的信息。IEEE802.11pMAC应用分布式协调功能(distributioncoordinationfunction，DCF)进行信道访问控制。节点在接入信道前先感知一段分布式帧间间隙(distributedinterframespace，DIFS)，如果侦听到信道空闲，节点立即访问信道。否则，节点通过从(0，w)中随机选取一个退避计数器(backoffcounter，BC)来开始退避过程。这里，w代表当前节点的竞争窗口大小，w的值从最小值(CWmin)开始，并且每次发生冲突时加倍，直至达到最大值(CWmax)。IEEE802.11pVANET通过广播信标实时地交换车辆的状态信息，如车辆当前位置，行驶速度，行驶方向等。其媒介访问控制(mediaaccesscontrol,MAC)层利用分布式协调(distributedcoordinationfunction，DCF)技术控制节点接入信道，该方法中退避过程的执行采用恒定的竞争窗口，即在整个退避过程中竞争窗口的值持续为CWmin。然而，由于对广播信息的传输不提供反馈，该方法会导致802.11p广播信道的性能下降，尤其在密集接入环境下，多个节点选择相同的退避计数器的概率较高，进而同时接入信道发生冲突，丢包率和数据帧重传次数均上升，最终导致信道接入的成功率降低，浪费信道资源；而在稀疏环境下，选择恒定的竞争窗口又会引起长时间的空闲信道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种无线车载网信道接入方法，以缓解IEEE802.11p车载网技术中节点广播安全信息帧时使用恒定的竞争窗口导致的竞争冲突。实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种无线车载网信道接入方法，包括以下步骤：步骤1、接收车辆节点发送的信标消息请求，并将其生成信标，所述信标消息请求是由车辆节点周期性的在VANET应用层产生的；步骤2、对信道的DIFS时隙进行侦听；步骤3、根据步骤2侦听的DIFS时隙判断信道是否空闲，若空闲，则车辆节点接入信道；若不空闲，则车辆节点执行退避过程并接入信道；步骤4、对车辆节点的信标进行广播，从而结束无线车载网信道接入。进一步地，所述车辆节点执行退避进程并接入信道，具体为：步骤3-1、车辆节点进行自主分组；步骤3-2、每个车辆节点随机选取退避计数器值；步骤3-3、根据步骤3-1车辆节点的分组、步骤3-2中每个车辆节点的退避计数器值，每个车辆节点依次执行退避过程并接入信道。进一步地，步骤3-1所述车辆节点进行自主分组，具体为：步骤3-1-1、确定分组数k；具体为：假设车辆节点自主分组后每组的规模为n，则其中，N为车辆节点的数目；步骤3-1-2、每个车辆节点均在区间[1，k]中随机选取一个整数，选取相同整数的车辆节点归为一组。进一步地，步骤3-2所述每个车辆节点随机选取退避计数器值具体为：步骤3-2-1、确定最小竞争窗口数组CWmin[k]、最大竞争窗口数组CWmax[k]；步骤3-2-2、将最小竞争窗口数组CWmin[k]、最大竞争窗口数组CWmax[k]中相对应的第i个最小竞争窗口CWmin[i]、第i个最大竞争窗口CWmax[i]构成竞争窗口对(CWmin[i]，CWmax[i])；其中i为整数，i∈[1,k]；步骤3-2-3、根据步骤3-1-2中每个车辆节点随机选取的整数，每个车辆节点选择对应的竞争窗口对(CWmin，CWmax)；步骤3-2-4、每个车辆节点在其对应的竞争窗口对(CWmin，CWmax)的范围内随机选取一个值作为该车辆节点的退避计数器值。本专利技术与现有技术相比，其显著优点在于：1)本专利技术通过车辆节点进行自主分组来竞争信道，减轻了节点间的竞争；2)本专利技术中退避计数器的选值根据竞争窗口对(CWmin，CWmax)确定，大大缓解了节点由于恒定竞争窗口引起的多节点选择相同退避计数器造成的节点接入信道冲突问题；3)本专利技术中竞争窗口数组的大小可根据不同规模的网络进行调整，提升了退避机制的自适应性；4)本专利技术中任意一对竞争窗口对(CWmin，CWmax)中CWmax与CWmin的差值ε，决定了可选取的退避计数器的个数。下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述。附图说明图1为车载网VANET中车对车通信示意图。图2为本专利技术无线车载网信道接入方法流程图。图3为本专利技术实施例中车辆节点位置示意图。图4为专利技术实施例中各节点选择相同竞争窗口数组，进行自主分组后按次序执行退避过程示意图。具体实施方式下面结合附图及具体实施例对本专利技术做进一步详细说明。结合图2，一种无线车载网信道接入方法，包括以下步骤：步骤1、接收车辆节点发送的信标消息请求，并将其生成信标，所述信标消息请求是由车辆节点周期性的在VANET应用层产生的。步骤2、对信道的DIFS时隙进行侦听。步骤3、根据步骤2侦听的DIFS时隙判断信道是否空闲，若空闲，则车辆节点接入信道；若不空闲，则车辆节点执行退避过程并接入信道。其中，车辆节点执行退避进程并接入信道，具体为：步骤3-1、车辆节点进行自主分组。具体为：步骤3-1-1、确定分组数k；具体为：假设车辆节点自主分组后每组的规模为n，则步骤3-1-2、每个车辆节点均在区间[1，k]中随机选取一个整数，选取相同整数的车辆节点归为一组。步骤3-2、每个车辆节点随机选取退避计数器值。具体为：步骤3-2-1、确定最小竞争窗口数组CWmin[k]、最大竞争窗口数组CWmax[k]；其中，最小竞争窗口数组CWmin[k]为：CWmin[k]＝{0,ε+1,2ε+2,…,(k-1)(ε+1)}最大竞争窗口数组CWmax[k]为：CWmax[k]＝{ε,2ε+1,3ε+2,…,k(ε+1)-1}式中，ε为竞争窗口对(CWmin，CWmax)中CWmax与CWmin的差值，其中，Tc*＝Tc/σ，σ为空闲时隙的持续时间，Tc是发生碰撞时的传输时间；Tc＝Th+L/R+EIFS，其中L为数据包长，R为数据速率，Th是PLCP的前言和头部持续时间，EIFS为延长帧间隔。步骤3-2-2、将最小竞争窗口数组CWmin[k]、最大竞争窗口数组CWmax[k]中相对应的第i个最小竞争窗口CWmin[i]、第i个最大竞争窗口CWmax[i]构成竞争窗口对(CWmin[i]，CWmax[i])；其中i为整数，i∈[1,k]；步骤3-2-3、根据步骤3-1-2中每个车辆节本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线车载网信道接入方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、接收车辆节点发送的信标消息请求，并将其生成信标，所述信标消息请求是由车辆节点周期性的在VANET应用层产生的；步骤2、对信道的DIFS时隙进行侦听；步骤3、根据步骤2侦听的DIFS时隙判断信道是否空闲，若空闲，则车辆节点接入信道；若不空闲，则车辆节点执行退避过程并接入信道；步骤4、对车辆节点的信标进行广播，从而结束无线车载网信道接入。

【技术特征摘要】
1.一种无线车载网信道接入方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、接收车辆节点发送的信标消息请求，并将其生成信标，所述信标消息请求是由车辆节点周期性的在VANET应用层产生的；步骤2、对信道的DIFS时隙进行侦听；步骤3、根据步骤2侦听的DIFS时隙判断信道是否空闲，若空闲，则车辆节点接入信道；若不空闲，则车辆节点执行退避过程并接入信道；步骤4、对车辆节点的信标进行广播，从而结束无线车载网信道接入。2.根据权利要求1所述的无线车载网信道接入方法，其特征在于，步骤3所述车辆节点执行退避过程并接入信道，具体为：步骤3-1、车辆节点进行自主分组；步骤3-2、每个车辆节点随机选取退避计数器值；步骤3-3、根据步骤3-1车辆节点的分组、步骤3-2中每个车辆节点的退避计数器值，每个车辆节点依次执行退避过程并接入信道。3.根据权利要求2所述的无线车载网信道接入方法，其特征在于，步骤3-1所述车辆节点进行自主分组，具体为：步骤3-1-1、确定分组数k；具体为：假设车辆节点自主分组后每组的规模为n，则其中，N为车辆节点的数目；步骤3-1-2、每个车辆节点均在区间[1，k]中随机选取一个整数，选取相同整数的车辆节点归为一组。4.根据权利要求2或3所述的无线车载网信道接入方法，其特征在于，步骤3-2所述每个车辆节点随机选取退避计数器值具体为：步骤3-2-1、确定最小竞争窗口数组CWmin[k]、最大竞争窗口数组CWmax[k]；步骤3-2-2、将最小竞争窗口数组CWmin[k]、最大竞争窗口数组CWmax[k]中相对应的第i个最小竞争窗口CWmin[i]、第i个最大竞争窗口CWmax[i]构成竞争窗口对(CWmin[...

【专利技术属性】
技术研发人员：雷晓颖，陈相瑾，张乐君，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32