本发明专利技术公开一种车联网中多信道MAC协议与TDMA结合的方法，克服现有技术中控制信道CCH和服务信道SCH时隙利用率低以及信道的开销大问题，本发明专利技术的具体思路是，首先设置信道初始化，然后路边单元RSU与节点协商时隙，根据节点的反馈情况更新控制信道CCH的时隙长度，维护两个信道列表分配时隙，最后，切换至服务信道SCH传输数据。本发明专利技术依据路边单元RSU控制控制信道CCH的时隙长度和时隙的分配，可以有效避免了在车辆密度变化的情况下，信道的利用率较低和信道的开销大的问题，提高了信道的吞吐量，减少了信道的开销。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于通信
，更进一步涉及无线通信
中的一种车联网中多信道媒体访问控制MAC(Media Access Control)协议与时分多址TDMA(Time Division Multiple Access)结合的方法。本专利技术主要针对车辆传输中的非安全业务，考虑到了节点密度对信道要求的不同，提出控制周期变长和TDMA结合的算法，提高了非安全信息的信道利用率和信道的吞吐量。
技术介绍
近年来，随着智能交通的发展，车联网VANET在协调车与车、车与环境的安全行驶被广泛研究，同时，随着人们生活水平的提高，人们对车辆驾驶的舒适性和高效性有更多的要求。这就要求车联网在能提供及时报警和路况等信息的同时，还可以及时获取天气状况、实时交通流量的统计、商店购物或网络娱乐等信息，提高行车效率和顾客的舒适度。在车联网环境下，节点密度的改变影响非安全业务的传输效率，因此如何设计减少节点密度对非安全信息的传输效率的影响是十分重要的。Cheng N,Lu N,Liu K等人在其发表的论文“A prioritized resource scheduling scheme for throughput-sensitive applications in VANET”(Wireless Communications Networking and Mobile Computing(WiCOM),20106th International Conference on.IEEE,2010:1-4)中提出了一种基于多信道的DCS方法调度。该方法将每个服务信道SCH分割成一段段的时隙，每一时隙用二进制比特表示，组成一个二进制的矩阵，在控制信道CCH阶段利用三次握手机制对时隙进行预约，可预约时隙的确定是由三个二进制信道列表相互交互确定的。该方法虽然利用时分多址对信道分割，但是，该方法仍然存在的不足之处是，在车辆密度变化时，利用控制信道CCH定长的时隙分配，会造成控制信道CCH或者服务信道SCH时隙浪费或缺乏，没有考虑到这两个的信道利用率；西北工业大学在其申请的专利文献“一种基于可靠多步信道预约机制的多信道多址接入方法”(申请公布号CN104902577A，申请号201510240066.2)中公开了一种基于可靠多步信道预约机制的多信道多址接入方法。该方法中主要包括对控制信道的预约和对数据信道的预约，发送节点在控制信道上以分布式协调功能DCF机制竞争成功后，与接收节点在控制信道上交互请求发送请求发送RTS，允许发送CTS和预留信息RES，完成数据信道的预约。虽然该方法利用预约机制对数据信道进行预约，但是，该方法仍然存在的不足之处是，一方面是一个服务信道SCH仅传输一组业务的效率低问题，另一方面，通过改进的三次握手机制来预约时隙，增加了信道的开销和传输时延。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提出了一种车联网中多信道MAC协议与TDMA结合的方法，本专利技术依据路边单元RSU通过节点反馈的信息对控制信道CCH时隙的调节，利用时分多址TDMA协议对服务信道SCH时隙预约。本专利技术实现上述目的的具体步骤如下：(1)初始化：(1a)利用分离阶段的多信道，将车联网中的信道划分为控制信道CCH和服务信道SCH交替出现的形式；(1b)将控制信道CCH的时隙分为安全信息时期SP和预约时期RP两个时期，根据当前网络的安全信息的密度设置安全信息时期SP时隙的长度，在安全信息时期SP内，以广播的方式，传输所有的安全信息；(1c)在服务信道SCH时隙间隔内，利用时分多址TDMA技术，对时隙进行分割，得到传输非安全业务的连续的小时隙；(1d)按照下式，计算服务信道SCH时隙中传输非安全业务的连续小时隙的间隔时间：Ts＝10*(Th+Td+TA+TS+σ)其中，Ts表示服务信道SCH时隙中传输非安全业务的连续小时隙的间隔时间，*表示相乘操作，Th表示非安全业务数据包传输时所引入的媒体访问控制层MAC和物理层PHY开销的传输时间，Td表示最大的非安全业务数据包传输时所用的时间，TA表示最大的非安全业务数据包传输完成后，车联网中的路边单元RSU发送确认帧ACK的传输时间，TS表示请求节点连续发送的两个非安全业务数据包的短帧间间隔SIFS，σ表示非安全业务数据包从请求节点发送到路边单元RSU接收的传播延时；(1e)分别将车联网中信道的控制信道CCH时隙长度和服务信道SCH时隙长度设置为50ms；(2)协商时隙：对非安全信息的业务，依次按照“语音”，“视频”，“背景”，“尽力而为”从高到低的顺序分成四个优先级；在预约时期RP，请求节点以增强分布式协调功能EDCF机制向路边单元RSU发送服务宣告信息WSA数据包；(3)更新控制信道CCH时隙和服务信道SCH时隙的长度：车联网中路边单元RSU读取预约请求节点发送的服务宣告信息WSA数据包，路边单元RSU根据服务宣告信息WSA数据包中的控制周期长度的信息相应地增加或者减少控制信道CCH时隙的长度；(4)分配信道时隙：(4a)路边单元RSU根据可用信道列表和已经预约的信道列表向请求节点分配时隙，对可用信道列表没有信道时隙，选择已经预约的信道列表中信道时隙预约个数少的信道时隙进行协商，得到协商好的信道时隙，将协商好的信道时隙和节点的标识号ID存储在确认帧ACK的扩展域中，发送给请求节点；(4b)路边单元RSU根据可用信道列表和已经预约的信道列表向请求节点分配时隙，对有空闲的信道列表，根据可用信道列表选择合适的信道时隙分配，得到协商好的信道时隙，将协商好的信道时隙和请求节点的标识号ID存储在确认帧ACK的扩展域中，发送给请求节点；(5)判断请求节点是否接收到带有自己标识号ID的确认帧ACK，若是，则执行步骤(6)；否则，执行步骤(10)；(6)切换信道：当控制信道CCH时隙中预约时期RP结束后，将由控制信道CCH切换到服务信道SCH；(7)传输非安全业务数据包：在服务信道SCH时隙期间，各请求节点根据协商好的信道时隙进行无竞争通信，每一个请求节点在短帧间间隔SIFS内不再传输到非安全业务数据包，则路边单元RSU向请求节点发送确认帧ACK；(8)判断请求节点是否接收到带有自己标识号ID的确认帧ACK，若是，执行步骤(9)；否则，服务信道SCH时隙结束后，执行步骤(10)；(9)判断当前请求节点是否还有数据需要传输，若是，服务信道SCH时隙结束后，执行步骤(10)；否则，执行步骤(12)；(10)确定控制周期长度：(10a)对没有接收到带有自己标识号ID的确认帧ACK的节点，在自己的服务宣告信息WSA数据包中最多增加一次控制周期的长度；(10b)对接收到带有自己标识号ID的确认帧ACK的节点，但当前请求节点还有数据要发送时，在自己的服务宣告信息WSA数据包中最多减少一次控制周期的长度；(11)判断是否还有数据要发送，若是，则执行步骤(2)；否则，执行步骤(12)；(12)请求节点传输结束。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：第一，本专利技术中利用了分离阶段的多信道，将车联网中的信道分为控制信道CCH和服务信道SCH交替出现的形式，在车流量变化时，通过反馈节点的请求预约时隙的情况减少或增加控制周期的长度来调节数据带宽的本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种车联网中多信道MAC协议与TDMA结合的方法，其步骤包括如下：(1)初始化：(1a)利用分离阶段的多信道，将车联网中的信道划分为控制信道CCH和服务信道SCH交替出现的形式；(1b)将控制信道CCH的时隙分为安全信息时期SP和预约时期RP两个时期，根据当前网络的安全信息的密度设置安全信息时期SP时隙的长度，在安全信息时期SP内，以广播的方式，传输所有的安全信息；(1c)在服务信道SCH时隙间隔内，利用时分多址TDMA技术，对时隙进行分割，得到传输非安全业务的连续的小时隙；(1d)按照下式，计算服务信道SCH时隙中传输非安全业务的连续小时隙的间隔时间：Ts＝10*(Th+Td+TA+TS+σ)其中，Ts表示服务信道SCH时隙中传输非安全业务的连续小时隙的间隔时间，*表示相乘操作，Th表示非安全业务数据包传输时所引入的媒体访问控制层MAC和物理层PHY开销的传输时间，Td表示最大的非安全业务数据包传输时所用的时间，TA表示最大的非安全业务数据包传输完成后，车联网中的路边单元RSU发送确认帧ACK的传输时间，TS表示请求节点连续发送的两个非安全业务数据包的短帧间间隔SIFS，σ表示非安全业务数据包从请求节点发送到路边单元RSU接收的传播延时；(1e)分别将车联网中信道的控制信道CCH时隙长度和服务信道SCH时隙长度设置为50ms；(2)协商时隙：对非安全信息的业务，依次按照“语音”，“视频”，“背景”，“尽力而为”从高到低的顺序分成四个优先级；在预约时期RP，请求节点以增强分布式协调功能EDCF机制向路边单元RSU发送服务宣告信息WSA数据包；(3)更新控制信道CCH时隙和服务信道SCH时隙的长度：车联网中路边单元RSU读取预约请求节点发送的服务宣告信息WSA数据包，路边单元RSU根据服务宣告信息WSA数据包中的控制周期长度的信息相应地增加或者减少控制信道CCH时隙的长度；(4)分配信道时隙：(4a)路边单元RSU根据可用信道列表和已经预约的信道列表向请求节点分配时隙，对可用信道列表没有信道时隙，选择已经预约的信道列表中信道时隙预约个数少的信道时隙进行协商，得到协商好的信道时隙，将协商好的信道时隙和节点的标识号ID存储在确认帧ACK的扩展域中，发送给请求节点；(4b)路边单元RSU根据可用信道列表和已经预约的信道列表向请求节点分配时隙，对有空闲的信道列表，根据可用信道列表选择合适的信道时隙分配，得到协商好的信道时隙，将协商好的信道时隙和请求节点的标识号ID存储在确认帧ACK的扩展域中，发送给请求节点；(5)判断请求节点是否接收到带有自己标识号ID的确认帧ACK，若是，则执行步骤(6)；否则，执行步骤(10)；(6)切换信道：当控制信道CCH时隙中预约时期RP结束后，将由控制信道CCH切换到服务信道SCH；(7)传输非安全业务数据包：在服务信道SCH时隙期间，各请求节点根据协商好的信道时隙进行无竞争通信，每一个请求节点在短帧间间隔SIFS内不再传输到非安全业务数据包，则路边单元RSU向请求节点发送确认帧ACK；(8)判断请求节点是否接收到带有自己标识号ID的确认帧ACK，若是，执行步骤(9)；否则，服务信道SCH时隙结束后，执行步骤(10)；(9)判断当前请求节点是否还有数据需要传输，若是，服务信道SCH时隙结束后，执行步骤(10)；否则，执行步骤(12)；(10)确定控制周期长度：(10a)对没有接收到带有自己标识号ID的确认帧ACK的节点，在自己的服务宣告信息WSA数据包中最多增加一次控制周期的长度；(10b)对接收到带有自己标识号ID的确认帧ACK的节点，但当前请求节点还有数据要发送时，在自己的服务宣告信息WSA数据包中最多减少一次控制周期的长度；(11)判断是否还有数据要发送，若是，则执行步骤(2)；否则，执行步骤(12)；(12)请求节点传输结束。...
【技术特征摘要】
1.一种车联网中多信道MAC协议与TDMA结合的方法，其步骤包括如下：(1)初始化：(1a)利用分离阶段的多信道，将车联网中的信道划分为控制信道CCH和服务信道SCH交替出现的形式；(1b)将控制信道CCH的时隙分为安全信息时期SP和预约时期RP两个时期，根据当前网络的安全信息的密度设置安全信息时期SP时隙的长度，在安全信息时期SP内，以广播的方式，传输所有的安全信息；(1c)在服务信道SCH时隙间隔内，利用时分多址TDMA技术，对时隙进行分割，得到传输非安全业务的连续的小时隙；(1d)按照下式，计算服务信道SCH时隙中传输非安全业务的连续小时隙的间隔时间：Ts＝10*(Th+Td+TA+TS+σ)其中，Ts表示服务信道SCH时隙中传输非安全业务的连续小时隙的间隔时间，*表示相乘操作，Th表示非安全业务数据包传输时所引入的媒体访问控制层MAC和物理层PHY开销的传输时间，Td表示最大的非安全业务数据包传输时所用的时间，TA表示最大的非安全业务数据包传输完成后，车联网中的路边单元RSU发送确认帧ACK的传输时间，TS表示请求节点连续发送的两个非安全业务数据包的短帧间间隔SIFS，σ表示非安全业务数据包从请求节点发送到路边单元RSU接收的传播延时；(1e)分别将车联网中信道的控制信道CCH时隙长度和服务信道SCH时隙长度设置为50ms；(2)协商时隙：对非安全信息的业务，依次按照“语音”，“视频”，“背景”，“尽力而为”从高到低的顺序分成四个优先级；在预约时期RP，请求节点以增强分布式协调功能EDCF机制向路边单元RSU发送服务宣告信息WSA数据包；(3)更新控制信道CCH时隙和服务信道SCH时隙的长度：车联网中路边单元RSU读取预约请求节点发送的服务宣告信息WSA数据包，路边单元RSU根据服务宣告信息WSA数据包中的控制周期长度的信息相应地增加或者减少控制信道CCH时隙的长度；(4)分配信道时隙：(4a)路边单元RSU根据可用信道列表和已经预约的信道列表向请求节点分配时隙，对可用信道列表没有信道时隙，选择已经预约的信道列表中信道时隙预约个数少...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘乃安，刘立玲，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。