一種車載自組織網(wǎng)絡(luò)單接口多信道切換方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種車載自組織網(wǎng)絡(luò)單接口多信道切換方法,通過(guò)節(jié)點(diǎn)密度和服務(wù)信息流量將節(jié)點(diǎn)劃分為α、β、γ三種工作模式,根據(jù)不同工作模式的特點(diǎn),采用不同的數(shù)據(jù)發(fā)送模式,在保證安全信息的可靠傳輸條件下,對(duì)服務(wù)信道進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配,盡可能減少信道切換次數(shù),提高了服務(wù)信道的使用率。
【專利說(shuō)明】一種車載自組織網(wǎng)絡(luò)單接口多信道切換方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于車載自組織網(wǎng)絡(luò)通信【技術(shù)領(lǐng)域】,更為具體地講,涉及一種車載自組織網(wǎng)絡(luò)單接口多信道切換方法。
【背景技術(shù)】
[0002]車載自組織網(wǎng)絡(luò)(Vehicular Ad-Hoc Network,簡(jiǎn)稱VENET)是無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用于車輛中的典型代表,它可以提供交通安全信息減少交通事故發(fā)生的概率,駕駛?cè)藛T可以通過(guò)安裝在車輛上的終端設(shè)備實(shí)時(shí)查詢交通信息,提前做好行程規(guī)劃,合理分流,緩解城市交通壓力,同時(shí)VENET還可以為用戶提供豐富的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。然而在需要服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,簡(jiǎn)稱QOS)保證的環(huán)境下,尤其是VENET中車輛高速移動(dòng),拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)頻繁變化,單一信道和信道競(jìng)爭(zhēng)的媒體接入控制(Medium-Access-Control,簡(jiǎn)稱MAC)協(xié)議面臨嚴(yán)重問(wèn)題,因此多信道MAC (MULT1-CHANNEL MAC,簡(jiǎn)稱MMAC)協(xié)議應(yīng)用而生。
[0003]然而VENET具有不同于其他通信系統(tǒng)的特點(diǎn),其應(yīng)用多信道技術(shù)也不同于其他通信系統(tǒng)的多信道技術(shù)。由于網(wǎng)絡(luò)中有多個(gè)信道,相鄰節(jié)點(diǎn)可以使用不同的信道同時(shí)通信,在使用多信道的情況下,接入控制更加靈活。這種MAC協(xié)議主要關(guān)注兩個(gè)問(wèn)題:信道切換以及接入控制。信道切換負(fù)責(zé)為不同的通信節(jié)點(diǎn)分配并切換相應(yīng)的信道,以消除數(shù)據(jù)分組的沖突,使盡量多的節(jié)點(diǎn)可以同時(shí)進(jìn)行通信。接入控制負(fù)責(zé)確定節(jié)點(diǎn)接入信道的時(shí)機(jī)、沖突的避免等問(wèn)題。
[0004]IEEE 1609.4標(biāo)準(zhǔn)(車載無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn))為多信道的MAC協(xié)議,其將
5.850-5.925GHz的頻譜劃分成I個(gè)控制信道(Control Channel,簡(jiǎn)稱CCH)和6個(gè)服務(wù)信道(Service Channel,簡(jiǎn)稱SCH),其中CCH用于傳輸安全信息和公共服務(wù)廣播;4個(gè)SCH用于傳輸各種應(yīng)用和增值業(yè)務(wù),比如遠(yuǎn)程辦公、車載娛樂、實(shí)時(shí)導(dǎo)航等業(yè)務(wù);另外2個(gè)SCH為備用信道。CCH的目的是為了保障交通系統(tǒng)中人的生命安全,提高交通系統(tǒng)的效率從而減少交通事故的發(fā)生;SCH則兼顧到傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用,目的是為乘客提供豐富多彩的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)從而豐富他們的旅途生活。
[0005]IEEE 1609.4標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)CCH和SCH的信道切換有如下四種劃分:
[0006]a)、CCH 連續(xù)占用模式:在該模式下,WAVE (Wireless access in vehicularenvironment,車載環(huán)境下的無(wú)線接入)系統(tǒng)一直工作在CCH信道模式下,通信系統(tǒng)僅傳遞與交通安全相關(guān)的信息而不考慮傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù),該模式以犧牲傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)來(lái)?yè)Q取交通安全的全面保障;
[0007]b)、CCH與SCH等間隔交換模式:在該模式下,系統(tǒng)交替工作在CCH信道和SCH信道模式下,以同步間隔為周期反復(fù)進(jìn)行信道切換,CCH和SCH按照等間隔執(zhí)行無(wú)條件切換;
[0008]c)、SCH搶占模式:在該模式下,系統(tǒng)同樣交替工作于CCH和SCH兩種模式,交替切換的時(shí)間不是固定不變的,當(dāng)CCH信道空閑時(shí),SCH即可使用信道,當(dāng)下一個(gè)同步周期到來(lái)時(shí)必須無(wú)條件切換回CCH信道;
[0009]d)、SCH連續(xù)占用模式:在該模式下,允許SCH占據(jù)多個(gè)周期而可以不必切換至CCH。這種模式在普通網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)比較多的情況下使用,同時(shí)它削弱了系統(tǒng)對(duì)交通安全的保障。
[0010]在采用CCH與SCH等間隔交換模式的單接口多信道MAC協(xié)議中,每個(gè)節(jié)點(diǎn)配置一個(gè)半雙工收發(fā)器且是同步的,每個(gè)節(jié)點(diǎn)維持一個(gè)優(yōu)選信道表PCL表(Preferable channellist)中的數(shù)據(jù)記錄了這個(gè)節(jié)點(diǎn)可以使用的最優(yōu)服務(wù)信道,基于這個(gè)信息,服務(wù)信道分成三個(gè)狀態(tài):高優(yōu)先表示此信道在當(dāng)前的信標(biāo)內(nèi)正在被節(jié)點(diǎn)使用。如果服務(wù)信道在這個(gè)狀態(tài),則節(jié)點(diǎn)在下一次傳輸?shù)臅r(shí)候,優(yōu)先選取這個(gè)服務(wù)服務(wù)信道作為數(shù)據(jù)信道,這樣,發(fā)送端就不用調(diào)節(jié)射頻到新的頻率,延遲減小。中優(yōu)先表示此信道在節(jié)點(diǎn)傳輸范圍內(nèi)還沒有被使用。低優(yōu)先表示此信道已被至少一個(gè)鄰節(jié)點(diǎn)選取。在節(jié)點(diǎn)初始化時(shí),PCL表中所有的服務(wù)信道都置為中優(yōu)先狀態(tài),如果在源端與目的端協(xié)商了一個(gè)服務(wù)信道,在雙方的PCL表中將相應(yīng)的服務(wù)信道記錄為高優(yōu)先狀態(tài),通過(guò)動(dòng)態(tài)改變服務(wù)信道的狀態(tài),實(shí)現(xiàn)信道切換。由于沒有專門的用于信道切換的控制信道,對(duì)同步要求嚴(yán)格,實(shí)現(xiàn)困難,同時(shí)服務(wù)信道切換頻繁、沒有考慮節(jié)點(diǎn)密度分布不均,車載自組織網(wǎng)絡(luò)適應(yīng)性差,降低了信道使用率。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0011]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,提供一種能車載自組織網(wǎng)絡(luò)單接口多信道切換方法,在保證安全信息的可靠傳輸條件下,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)服務(wù)信道的分配,以提高服務(wù)信道使用率。
[0012]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的,本發(fā)明車載自組織網(wǎng)絡(luò)單接口多信道切換方法,其特征在于,包括以下步驟:
[0013](I)、節(jié)點(diǎn)工作模式的確定
[0014]1.1)、各節(jié)點(diǎn)在控制信道時(shí)隙進(jìn)行判斷:
[0015]當(dāng)鄰居數(shù)目小于等于定值N時(shí),節(jié)點(diǎn)處于小密度區(qū)域,將其工作模式設(shè)置為Y模式;
[0016]當(dāng)鄰居數(shù)目大于定值N時(shí),節(jié)點(diǎn)處于大密度區(qū)域,計(jì)算節(jié)點(diǎn)服務(wù)信息報(bào)文的理論
值
【權(quán)利要求】
1.一種車載自組織網(wǎng)絡(luò)單接口多信道切換方法,其特征在于,包括以下步驟:(I)、節(jié)點(diǎn)工作模式的確定1.1)、各節(jié)點(diǎn)在控制信道時(shí)隙進(jìn)行判斷:當(dāng)鄰居數(shù)目小于等于定值N時(shí),節(jié)點(diǎn)處于小密度區(qū)域,將其工作模式設(shè)置為Y模式;當(dāng)鄰居數(shù)目大于定值N時(shí),節(jié)點(diǎn)處于大密度區(qū)域,計(jì)算節(jié)點(diǎn)服務(wù)信息報(bào)文的理論值
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單接口多信道切換方法,其特征在于,步驟2.1)中,所述的確定該服務(wù)信道使用周期數(shù)為:al.利用PID算法估計(jì)需要發(fā)送的報(bào)文數(shù)目FC (n),PID差分方程為:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單接口多信道切換方法,其特征在于,步驟2中所述的分配一個(gè)服務(wù)信道為:如果在控制信道時(shí)隙內(nèi),數(shù)據(jù)接收節(jié)點(diǎn)已與一個(gè)鄰居節(jié)點(diǎn)握手成功,當(dāng)其他鄰居節(jié)點(diǎn)與數(shù)據(jù)接收節(jié)點(diǎn)需要通信時(shí),選擇已握手成功的信道;否則,當(dāng)存在空閑服務(wù)信道時(shí),數(shù)據(jù)接收節(jié)點(diǎn)選擇空閑的服務(wù)信道,并采用均勻分布的原則,選用空閑服務(wù)信道中信道號(hào)最小的服務(wù)信道;當(dāng)服務(wù)信道處于全忙狀態(tài)時(shí),則選擇通信節(jié)點(diǎn)數(shù)最少的服務(wù)信道。
【文檔編號(hào)】H04W84/18GK103458517SQ201310406497
【公開日】2013年12月18日 申請(qǐng)日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月9日
【發(fā)明者】廖丹, 楊曉玲, 孫罡, 許都, 虞紅芳, 陸川 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué), 東莞電子科技大學(xué)電子信息工程研究院