Ieee802.11p車(chē)載自組網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的edca機(jī)制優(yōu)化方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種IEEE802.11P車(chē)載自組網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的EDCA機(jī)制優(yōu)化方法。本方法的操作步驟如下：步驟1、統(tǒng)計(jì)車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)一個(gè)周期內(nèi)某個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的碰撞數(shù)和發(fā)送的數(shù)據(jù)幀總數(shù)；步驟2、根據(jù)一個(gè)周期內(nèi)某個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的碰撞數(shù)和發(fā)送的數(shù)據(jù)幀總數(shù)計(jì)算沖突率；步驟3、在沖突率的基礎(chǔ)上，計(jì)算出平均沖突率；步驟4、對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載高、低進(jìn)行不同的EDCA機(jī)制優(yōu)化，根據(jù)平均沖突率，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)負(fù)載高、低的判斷。本發(fā)明的特點(diǎn)在于在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較高時(shí)，降低網(wǎng)絡(luò)的丟包率以及端到端時(shí)延，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較低時(shí)，減少不必要延遲接入信道的時(shí)間，提高了系統(tǒng)的吞度量。
【專(zhuān)利說(shuō)明】IEEE802.11P車(chē)載自組網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的EDCA機(jī)制優(yōu)化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域，提出了 IEEE802.1lP車(chē)載自組網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的EDCA機(jī)制優(yōu)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]基礎(chǔ)知識(shí)介紹:
近年來(lái)，世界各國(guó)汽車(chē)數(shù)量都在劇增，從而導(dǎo)致一系列問(wèn)題，比如道路擁塞嚴(yán)重，交通事故頻發(fā)等，車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)的研究引起了人們極大的關(guān)注，在車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)中，車(chē)輛上搭載了中短距離無(wú)線通信技術(shù)，當(dāng)車(chē)輛之間的距離小于它們無(wú)線電通信距離時(shí)，車(chē)輛之間能夠形成無(wú)線通信；在路側(cè)安裝路旁單元(RSU:Road Side Unit)后，車(chē)輛與路旁單元間也能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)線信息交互。通過(guò)車(chē)輛間及車(chē)輛與RSU間的實(shí)時(shí)無(wú)線信息交互，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離、自動(dòng)地車(chē)輛間信息(如車(chē)速、方向、位置、剎車(chē)板壓力等)交互，及時(shí)更新當(dāng)前路況信息，為實(shí)現(xiàn)安全便捷駕駛提供了強(qiáng)大的通信支持，在事故預(yù)警、保障交通安全以及優(yōu)化交通流量等方面發(fā)揮了重要的作用。
[0003]802.1lP是IEEE針對(duì)車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)頒布的物理層與MAC層標(biāo)準(zhǔn)，MAC層采用EDCA機(jī)制，在EDCA機(jī)制中，EDCA定義了四種接入類(lèi)別AC:AC_V0，AC_VI，AC_BE和AC_BK，分別代表語(yǔ)音(Voice)類(lèi),視頻(Video)類(lèi),盡力而為(Best Effort)類(lèi)和背景(Background)類(lèi),主要包含以下參數(shù):AIFS[AC]，Cffmin [AC], Cffmax [AC], TXOP Limit [AC], EDCA 還增加了傳輸機(jī)會(huì)(TXOP:Transmission Opportunity)的概念，當(dāng)車(chē)輛獲得傳輸機(jī)會(huì)后,它可以在TXOP時(shí)間內(nèi)連續(xù)的傳輸多個(gè)數(shù) 據(jù)包而不需要額外的競(jìng)爭(zhēng)。一般情況下，業(yè)務(wù)的優(yōu)先級(jí)越高，就擁有越小的AIFS、CWmin、Cffmax和較大的TXOP Limit，保證了高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)流具有優(yōu)先接入信道的機(jī)會(huì)，從而使時(shí)延、丟包率等QoS要求的業(yè)務(wù)得到滿(mǎn)足。
[0004]IEEE802.1lp協(xié)議EDCA工作機(jī)制:節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)之前，首先進(jìn)行載波偵聽(tīng)確定信道是否空閑。如果信道持續(xù)空閑AIFS[AC]，那么節(jié)點(diǎn)就將分組發(fā)送出去。如果信道忙，則節(jié)點(diǎn)啟動(dòng)一個(gè)退避計(jì)時(shí)器，選擇一個(gè)隨機(jī)退避時(shí)間，并繼續(xù)偵聽(tīng)信道。當(dāng)信道持續(xù)空閑AIFS [AC]，則退避計(jì)時(shí)器減I。若站點(diǎn)檢測(cè)到信道忙或空閑時(shí)間<AIFS[AC]，則凍結(jié)并記錄下當(dāng)前值，直到重新出現(xiàn)DIFS空閑期再恢復(fù)退避計(jì)數(shù)器當(dāng)減至零時(shí)，立即發(fā)送數(shù)據(jù)。其中，退避計(jì)時(shí)器的計(jì)算如下，CW[AC]的初始值設(shè)為CWmin[AC]:
Backoff_Timer = Random[O, Cff[AC]]X SlotTime
當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)生沖突時(shí)，Cff[AC]的值就變?yōu)镃Wnew[AC]:
Cffnew[AC]= min[Cffmax[AC] ， (Cff [AC]+1)*2-1]
當(dāng)數(shù)據(jù)幀成功發(fā)送之后，將CW [AC]的值重置為CWmin [AC]，繼續(xù)偵聽(tīng)信道。退避計(jì)時(shí)器每檢測(cè)到一個(gè)空閑時(shí)隙，其值減1，最先減到零的AC占用信道，發(fā)送數(shù)據(jù)。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)情況:
由于網(wǎng)絡(luò)中車(chē)輛密度是動(dòng)態(tài)變化的，IEEE802.1lp協(xié)議EDCA工作機(jī)制的參數(shù)設(shè)置，不能使系統(tǒng)性能實(shí)現(xiàn)最優(yōu)。在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載高時(shí)，業(yè)務(wù)在成功發(fā)送數(shù)據(jù)后，競(jìng)爭(zhēng)窗口重置為CWmin[AC]，更容易得到使用信道的機(jī)會(huì)，使得信道中更容易發(fā)生碰撞，使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能變差，尤其是對(duì)語(yǔ)音，視頻等時(shí)延敏感業(yè)務(wù)的影響更為明顯，不能很好的滿(mǎn)足高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延的要求，同時(shí)也導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)丟包率的增加。在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載低時(shí)，由于退避機(jī)制的靜態(tài)設(shè)置，使得站點(diǎn)內(nèi)的業(yè)務(wù)流需要等待一段時(shí)間后，若信道空閑則退避計(jì)時(shí)器減1，退避計(jì)時(shí)器減為O時(shí)才能發(fā)送數(shù)據(jù)，造成不必要的信道接入延遲，使得吞吐量下降。
[0006]本發(fā)明的特點(diǎn):
本發(fā)明提出一種IEEE802.1lP車(chē)載自組網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的EDCA機(jī)制優(yōu)化方法。在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較高時(shí)，降低網(wǎng)絡(luò)的丟包率以及端到端時(shí)延，且在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較低時(shí)，減少不必要延遲接入信道的時(shí)間，提高了系統(tǒng)的吞度量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于解決車(chē)輛密度動(dòng)態(tài)變化的條件下，現(xiàn)有的EDCA工作機(jī)制在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載低時(shí)，會(huì)有不必要的信道接入延遲，使得吞吐量下降，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載高時(shí)，不能很好的滿(mǎn)足高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)對(duì)時(shí)延的要求，同時(shí)也導(dǎo)致了網(wǎng)絡(luò)丟包率的增加。為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種IEEE802.1lP車(chē)載自組網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的EDCA機(jī)制優(yōu)化方法。在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較高時(shí)，降低網(wǎng)絡(luò)的丟包率以及端到端時(shí)延，且在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較低時(shí)，減少不必要延遲接入信道的時(shí)間，提高了系統(tǒng)的吞度量。
[0008]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
步驟1，統(tǒng)計(jì)車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)一個(gè)周期內(nèi)某個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的碰撞數(shù)和發(fā)送的數(shù)據(jù)幀總數(shù)；
步驟2，根據(jù)一個(gè)周期內(nèi)某個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的碰撞數(shù)和發(fā)送的數(shù)據(jù)幀總數(shù)計(jì)算 沖突率；`
步驟3，在沖突率的基礎(chǔ)上，計(jì)算出平均沖突率；
步驟4，對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載高、低進(jìn)行不同的EDCA機(jī)制優(yōu)化，根據(jù)平均沖突率，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)負(fù)載聞、低的判斷。
[0009]上述的IEEE802.1lP車(chē)載自組網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的EDCA機(jī)制優(yōu)化方法，其中，在所述的步驟2中沖突率由以下公式計(jì)算:
ZeL =
其中，j為沖突率更新周期，t為第j個(gè)更新周期時(shí)節(jié)點(diǎn)P的碰撞率，i(colliSIOJJSfEjD]是在第j個(gè)更新周期中節(jié)點(diǎn)P產(chǎn)生的碰撞數(shù)，￡(data_ sentJj)l是在第j個(gè)更新周期中節(jié)點(diǎn)P發(fā)送的數(shù)據(jù)幀總數(shù)。
[0010]上述的IEEE802.1lP車(chē)載自組網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的EDCA機(jī)制優(yōu)化方法，其中，在所述的步驟3中沖突率由以下公式計(jì)算:
【權(quán)利要求】
1.1EEE802.1IP車(chē)載自組網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的EDCA機(jī)制優(yōu)化方法，其特征在于:具體操作步驟如下: 步驟1，統(tǒng)計(jì)車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)一個(gè)周期內(nèi)某個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的碰撞數(shù)和發(fā)送的數(shù)據(jù)幀總數(shù)； 步驟2，根據(jù)一個(gè)周期內(nèi)某個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的碰撞數(shù)和發(fā)送的數(shù)據(jù)幀 總數(shù)計(jì)算出沖突率； 步驟3，在沖突率的基礎(chǔ)上，計(jì)算出平均沖突率； 步驟4，對(duì)網(wǎng)絡(luò)負(fù)載高、低進(jìn)行不同的EDCA機(jī)制優(yōu)化，根據(jù)平均沖突率，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)負(fù)載聞、低的判斷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IEEE802.1lP車(chē)載自組網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的EDCA機(jī)制優(yōu)化方法，其特征在于:在所述的步驟2中沖突率由以下公式計(jì)算:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的IEEE802.1lP車(chē)載自組網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的EDCA機(jī)制優(yōu)化方法，其
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ΙΕΕΕ802.1lP車(chē)載自組網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的EDCA機(jī)制優(yōu)化方法，其特征在于:在所述的步驟4中包括: 步驟4.1，根據(jù)平均沖突率，判斷是否是網(wǎng)絡(luò)負(fù)載低、若是跳到步驟4.2準(zhǔn)備應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)負(fù)載低的EDCA機(jī)制；否則就到步驟4.3，并準(zhǔn)備使用網(wǎng)絡(luò)負(fù)載高的EDCA機(jī)制；步驟4.2，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)負(fù)載低的EDCA機(jī)制，其過(guò)程如下: (1)若節(jié)點(diǎn)檢測(cè)到連續(xù)丨*CW[AC]個(gè)空閑時(shí)隙時(shí)，則快速減少退避計(jì)時(shí)器的值，如下:
BTnew=BTold/2 若 BTnew〈aSlotTime 則 BTnew=O (2)傳輸失敗:若節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)由于發(fā)生數(shù)據(jù)幀沖突而導(dǎo)致傳輸失敗，則增大CW，當(dāng)CW不斷增加達(dá)到CWmax [AC]后，維持其值不變:
Cffnew=min[Cffmax[AC], (1+ f二 )*(CW+1)] (3)當(dāng)數(shù)據(jù)幀成功傳送后，仍以IEEE802.1lp中的機(jī)制將當(dāng)前競(jìng)爭(zhēng)窗口值重置為Cffmin [AC];步驟4.3，應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)負(fù)載高的EDCA機(jī)制，其過(guò)程如下:(1)傳輸失敗:若節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)由于發(fā)生數(shù)據(jù)幀沖突而導(dǎo)致傳輸失敗，仍以二進(jìn)制增大CWnew=min [CWmax [AC], (CW+1)*2_1](2)當(dāng)數(shù)據(jù)幀成功傳送后，競(jìng)爭(zhēng)窗口值不是簡(jiǎn)單的重置為CWmin[AC]，其過(guò)程如下:
【文檔編號(hào)】H04W74/08GK103857059SQ201410060607
【公開(kāi)日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2014年2月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月24日
【發(fā)明者】吳悅, 張俊健 申請(qǐng)人:上海大學(xué)