一种基于功率传输控制的车联网信道协作策略制造技术

本发明专利技术涉及一种基于功率传输控制的车联网信道协作策略，属于车联网技术领域。本发明专利技术是基于传输功率控制分别在CCHI和SCHI两个时隙加入TPC协作过程，通过在MAC层产生适应性的TPC消息对节点的传输功率进行协作调整。本发明专利技术的优势在于：适用于更为实际的环境，标准的信道协作策略只考虑了所有节点处于同网络下，考虑了实际中出现的不同网络重叠信号的干扰问题；该策略能够适应更大节点密度的环境，节点允许在SCHI的CCH信道继续发布安全消息，取消了标准中50msCCHI时长的限制，尽最大可能避免隐藏终端的问题。

A channel coordination strategy for vehicle networking based on power transmission control

The invention relates to a vehicle network channel cooperation strategy based on power transmission control, belonging to the technical field of vehicle networking. The invention is based on the transmission power control, and joins the TPC collaboration process at two time slots of the CCHI and the SCHI respectively, and adjusts the transmission power of the nodes by generating adaptive TPC messages at the MAC layer. The invention has the advantages that: applicable to the actual environment, channel coordination strategy standards only consider all the nodes in the same network, considering the interference of different network overlapping signals appear in reality; this strategy can adapt more node density environment, node is allowed to release security messages in CCH channel SCHI, cancel the standard 50msCCHI time limit as much as possible to avoid the hidden terminal problem.

【技术实现步骤摘要】
一种基于功率传输控制的车联网信道协作策略
本专利技术属于车联网
，涉及一种基于功率传输控制的车联网信道协作策略。
技术介绍
基于802.11p/IEEE1609.4标准的车联网MAC媒体接入机制，是为了使单天线装置(同一时刻只能工作于一个信道)的车辆，既能够收发安全消息，也能够提供对非安全应用服务的支持。标准的WAVE网络中包含两种实体节点，OBU(车辆节点)和RSU(路测通信节点)，节点和节点之间通信依靠专用短距离无线通信协议(DSRC)。通信的方式主要包括两类：(1)车与车之间的通信(V2V)，车与车通过车载单元进行通信，实际中一般是这种情况；(2)车辆与路侧单元通信(V2I)，路侧单元相当于车载自组织网络的接入点，它们被架设在道路两旁，与道路内行驶的车辆进行通信。WAVE的75MHz频谱被划分为7个独立的信道，每个信道10MHz，另外有5MHz的保护频段。信道178是控制信道(controlchannel，CCH)，主要用于安全服务信息的传播。其余的信道为服务信道(servicechannel，SCH)，既可以供安全服务信息使用也可以供普通服务信息使用。802.11p/IEEE1609.4标准在MAC层主要使用基于CSMA/CA和基于TDMA的MAC协议以及两种协议的混合体。按照时间轴分为每100ms的同步时隙(SYNC)，进一步又把整个时隙分为50ms的CCH时隙(CCHI)和50ms的SCH时隙(SCHI)。标准的多信道协作通信方式中多个节点可以自由组成网络，网络中所有节点通过UTC获取时间同步，在CCHinterval(CCHI)开始时，所有节点统一切换到CCH信道，SCHinterval(SCHI)到来时，有业务需求的节点切换到业务信道交换数据。同时，所有车辆节点都需要的在一个SYNC中发布自己的安全消息，同时接收其他节点的安全消息。等到SCHinterval(SCHI)到来，预约好的节点，切换到指定的SCH信道进行数据传输，其他的节点继续监听在CCH信道。显然，多信道协作的目的是为了使单信道设备的车辆能够发送安全数据和对非安全应用数据传输的支持，但是标准信道协作模式存在严重的信道带宽浪费，而在节点密度大的情况下，则会产生节点隐藏，数据碰撞等问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于传输功率控制信道协作策略，通过在MAC层产生适应性的TPC消息对节点的传输功率进行协作调整，从而借鉴固定CCHI时隙长度引起的节点隐藏问题和车联网中节点充电信号区域内消息传输碰撞的干扰问题。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于功率传输控制的车联网信道协作策略，基于传输功率控制分别在CCHI和SCHI两个时隙加入TPC协作过程，通过在MAC层产生适应性的TPC消息对节点的传输功率进行协作调整，具体步骤包括：1-1)在标准的IEEE1609.4信道划分中，在传统的CCHI和SCHI两个时隙的开始时各加入一个TPCI时隙用于进行基于TPC的信道协作；1-2)节点允许在SCHI时隙的CCH信道继续发布安全消息，但此时隙内不允许节点再预约服务信道；1-3)SCHI时隙切换到业务信道交换数据的节点，可以在下个时隙的开始接收之前未接收到的安全消息；1-4)处在同一通信范围内的节点依然采用CSMA/CA的竞争方式，但在必要的环境下，会在TPCI时隙进行无竞争的TPC协作；1-5)整个网络不要求中心控制节点，只存在Provider和User节点，没有与Provider预约的的节点也可以直接切换到Provider宣布提供服务的信道监听数据，但是此节点不能影响在SCH信道的TPC协作。进一步的，CCH信道的TPC协作方法具体包括：2-1)在高节点环境密度下，一部分节点会退避到SCHI时隙的CCH信道发布安全消息，最后一个在此时隙发布消息的节点，被称为责任节点，需要收集其他节点发布消息，并在下一个CCHI时隙的TPCI中播报；2-2)其余非责任节点不允许在TPCI时隙参与信道竞争，而是保持监听，接收上个SCHI时隙中发布的安全消息，发布消息的节点数量，节点发布消息时信号强度等信息。2-3)节点在TPCI接收到消息后，根据这些消息和该节点在上一时隙中的CCHI时隙中发布消息的节点数量，来决定产生TPC控制，通过减小信号传输功率，来主动减少该节点周围的节点密度，尽可能保持CCHI时隙长度内就能完成安全消息的交换。进一步的，SCH信道的TPC协作方法具体包括：3-1)两个互不通信的Provider提供服务在了同一个服务信道，User节点接收到冲突的服务消息，不会立即发出警告，而是在SCHI时隙的TPCI中发布校验消息；3-2)校验消息可以不包含User节点基本信息，但必须包含指明预约Provider的标志，同时消息的长度要尽量小；3-3)接收到校验消息的Provider，会去验证此消息来源是否来自预约供服务的对象，如果发现是自己的User而且处在信号边缘区，则可以增大传输功率，在TPCI时隙结束后开始发送数据；3-4)发现校验消息来自非预约User的Provider节点，则会根据其信号强度判定其相对距离，同时缩小传输功率来避开同时在服务信道中传输数据的碰撞干扰；3-5)如果该进行TPC缩小传输功率的Provider节点发现不能满足自身User的使用，则在TPCI时隙结束后不立即发送数据，在此等待的User节点没有接收到数据，则会重新选择其他服务信道来传输数据从而避免碰撞。本专利技术的有益效果在于：1.适用于更为实际的环境，标准的信道协作策略只考虑了所有节点处于同网络下(所有节点都能相互的通信)，而本专利技术考虑了实际中出现的不同网络重叠信号的干扰问题。2.该策略能够适应更大节点密度的环境，节点允许在SCHI的CCH信道继续发布安全消息，取消了标准中50msCCHI时长的限制，尽最大可能避免隐藏终端的问题。3.SCHI时隙切换到业务信道的节点，也能在下个时隙一开始，接收到上个时隙内的安全消息(包括在SCHI时隙发布的安全消息)，进一步保证了安全性。4.CCHI的TPC协作，使得网络在节点密度大的环境下以主动的方式来减少节点密度，缩小传输功率，从而进一步保证安全消息性能。5.SCHI的TPC协作，避免了两个不能互相通过CSMA/CA竞争信道的Provider在传输信号重叠区域对User节点的消息传输碰撞问题。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本专利技术提供如下附图进行说明：图1为CHHI的节点隐藏问题示意图；图2为模型Ⅰ；图3为节点在CCH信道协作步骤流程图；图4为节点在CCHI的TPC协作内容；图5为CCH信道上的TPC协作流程图；图6为节点在SCH信道上的协作步骤流程图；图7为模型Ⅱ；图8为模型Ⅲ；图9为模型Ⅳ；图10为SCH信道上的TPC协作方式Ⅰ；图11为SCH信道上的TPC协作方式Ⅱ。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。本专利技术主要用于解决节点隐藏问题和信号重叠问题。图1为CHHI的节点隐藏问题展示图，如图1所示，当节点密度大时，会存在带宽不足的情况。由于CCHI时隙长度固定，同时在CCH信道采用CSMA/CA的碰撞退避机制，车辆节点很容易竞争不到信道来发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于功率传输控制的车联网信道协作策略，其特征在于：基于传输功率控制分别在CCHI和SCHI两个时隙加入TPC协作过程，通过在MAC层产生适应性的TPC消息对节点的传输功率进行协作调整，具体步骤包括：1‑1)在标准的IEEE1609.4信道划分中，在传统的CCHI和SCHI两个时隙的开始时各加入一个TPCI时隙用于进行基于TPC的信道协作；1‑2)节点允许在SCHI时隙的CCH信道继续发布安全消息，但此时隙内不允许节点再预约服务信道；1‑3)SCHI时隙切换到业务信道交换数据的节点，可以在下个时隙的开始接收之前未接收到的安全消息；1‑4)处在同一通信范围内的节点依然采用CSMA/CA的竞争方式，但在必要的环境下，会在TPCI时隙进行无竞争的TPC协作；1‑5)整个网络不要求中心控制节点，只存在Provider和User节点，没有与Provider预约的节点也可以直接切换到Provider宣布提供服务的信道监听数据，但是此节点不能影响在SCH信道的TPC协作。

【技术特征摘要】
1.一种基于功率传输控制的车联网信道协作策略，其特征在于：基于传输功率控制分别在CCHI和SCHI两个时隙加入TPC协作过程，通过在MAC层产生适应性的TPC消息对节点的传输功率进行协作调整，具体步骤包括：1-1)在标准的IEEE1609.4信道划分中，在传统的CCHI和SCHI两个时隙的开始时各加入一个TPCI时隙用于进行基于TPC的信道协作；1-2)节点允许在SCHI时隙的CCH信道继续发布安全消息，但此时隙内不允许节点再预约服务信道；1-3)SCHI时隙切换到业务信道交换数据的节点，可以在下个时隙的开始接收之前未接收到的安全消息；1-4)处在同一通信范围内的节点依然采用CSMA/CA的竞争方式，但在必要的环境下，会在TPCI时隙进行无竞争的TPC协作；1-5)整个网络不要求中心控制节点，只存在Provider和User节点，没有与Provider预约的节点也可以直接切换到Provider宣布提供服务的信道监听数据，但是此节点不能影响在SCH信道的TPC协作。2.根据权利要求1所述的一种基于功率传输控制的车联网信道协作策略，其特征在于：CCH信道的TPC协作：2-1)在高节点环境密度下，一部分节点会退避到SCHI时隙的CCH信道发布安全消息，最后一个在此时隙发布消息的节点，被称为责任节点，需要收集其他节点发布消息，并在下一个CCHI时隙的TPCI中播报；2-2)其余非责任节点不允许在TPCI时隙参与信道竞争，而是保持监听，接收上个...

【专利技术属性】
技术研发人员：林峰，周显东，刘亚非，王洋，付仕明，雒江涛，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50