[发明专利]车辆自组织网络中的节点

说明书

技术领域

本发明涉及自组织(Ad-Hoc)移动网络，更具体地涉及车载移动自组织网络中消息的拥塞控制、准入控制和重播控制。

背景技术

在使用协议栈的节点组成的常规无线网络中，网际协议(IP)消息800(见图8)在应用层、传输控制协议(TCP)层、网络层、链路层、媒体访问控制(MAC)层和物理(PHY)层之间传送。传出消息从上往下传送，传入消息从下往上传送。

TCP层用于端对端的拥塞控制。TCP层依赖于消息确认进行速率管理。

如IEEE 802.11标准所规定的，MAC层使用载波侦听多点接入(CSMA)和随机退避(back-off)来控制到物理层的接入。如果两个或更多个节点同时发送消息，会发生冲突以致于消息不能被解码。网络的性能(如吞吐量、错误率和延迟)取决于冲突率。

可以将节点嵌入到车辆中以散布与车辆环境相关的信息。与车载环境中的无线接入(WAVE)相关的IEEE P1609标准规定了WAVE协议栈。

在车载网络中，定义了多个优先级级别。应当以低的等待时间向所有附近车辆和路边基础设施发送时间敏感短消息(SM)900，见图9。作为示例，汽车工程师协会(SAE)定义了一组安全关键短消息，如碰撞逼近通知(crash-pending notification)和紧急制动(hard braking)，仅允许最多10毫秒的等待时间。在需要在相对较短的时间间隔内传输大量消息的拥塞网络中，该标准不能被满足。

在单播和广播网络中，增强的分布式协调功能(EDCF)支持在MAC层对不同的接入分类(AC)的不同的接入优先级。高优先级AC获得更短的传输等待时间和更高的吞吐量。

Romdhani等人(参见“Adaptive EDCF：enhanced service differentiation for IEEE 802.11 wireless ad-hoc networks”，无线通信与网络(Wireless Communication and Networking)，2003年3月20日)描述了消息冲突率、消息传送延迟和介质使用率。冲突率和延迟作为无线网络中总负载的函数而增加。

Yang等人描述了消息率减少过程(参见“vehicle-to-vehicle communicaion protocol for cooperative collision warning”，Mobile and Ubiquitous：Networking and Services，2004)。该过程对各车辆生成警报消息的消息率进行控制以在密集车载网络中实现低的等待时间。

发明内容

本发明的实施方式提供了一种车载自组织网络(VANET)的拥塞控制协议。该拥塞控制协议针对传入消息和传出消息提取并存储本地网络信息，即节点密度和总数据速率、相邻节点信息、成功和失败接收的数量。拥塞控制协议还跟踪节点状态。本地节点是在通信范围内的那些节点。

根据本地网络信息和所述状态，该协议对短消息(SM)进行拥塞控制、准入控制和重播控制操作，即该层暂时性地将短消息存储在缓冲器中，在层之间传送这些消息、引入延迟、删除消息和改变传输参数。

附图说明

图1为根据本发明实施方式的车载网络的示意图；

图2为根据本发明实施方式的协议栈的框图；

图3为根据本发明实施方式的在拥塞控制层的操作框图；

图4为根据本发明实施方式的周期性更新消息的框图；

图5为根据本发明实施方式的警报消息的框图；

图6A为根据本发明实施方式的处理传入消息的流程图；

图6B为根据本发明实施方式的密度估计的流程图；

图7为根据本发明实施方式的处理传出消息的流程图；

图8为网际协议(IP)消息的框图；以及

图9为时间敏感短消息(SM)的框图。

具体实施方式

车载网络