[发明专利]车辆网络中保证业务时延要求的时隙分配方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及多址接入技术，更进一步涉及一种以保证业务时延要求为目的的基于时隙利用效率的时隙分配方法，可用于车辆网络中车辆节点与路旁设备之间的通信。

背景技术

在车辆网络中，每个车辆节点通过自主计算和相互通信，在智能交通通信系统中发挥着重要的作用。在路边设备的协助下，节点间可以相互提供交通状态、地域天气、驾驶安全警告及景色图片等信息。但是由于节点的高速移动性和应用业务的时延限制，如何保证车辆节点在有效的通信范围内和可容忍的时延要求内成功地获得路边设备的服务时隙是亟待解决的问题。

目前，车辆网络中时隙分配方法主要包括两类。一类是基于竞争的时隙分配机制，即时隙式载波侦听多址接入/冲突避免（CSMA/CA）机制；另一类是基于无竞争的时隙分配机制。若要满足业务的时延要求，时隙式CSMA/CA机制就必须考虑业务的时延敏感程度。T.Kim等人在2005年的JCCI中的Priority toning strategy for fast emergency notification in IEEE 802.15.4 LR-WPAN中为安全应用业务设置高优先级，从而保证业务的时延要求。T.Kim等人在2006年的IEEECOMMUNICATIONS LETTERS中的Priority-based delay mitigation for event-monitoring IEEE 802.15.4 LR-WPANs中通过为时延敏感业务设计优化的帧结构，从而降低其业务的传输碰撞概率。尽管这些做法，可以减轻传输的碰撞概率，但是并不能从根本上解决传输的碰撞问题，无法满足具体业务的时延要求。于是，有学者开始研究可以保证业务时延要求的基于无竞争的时隙分配机制。例如，A.Koubaa等人在2006年的Euromicro Conference上的i-GAME:an implicit GTSallocation mechanism in IEEE 802.15.4 for time-sensitive wireless sensor networks中通过对节点突发业务数、业务的到达速率和业务的时延要求进行综合考虑，从而进行时隙分配。但是，存在的不足是没有考虑到节点的移动性对其接入网络的影响。又例如，Y.Huang等人在2006年的IEEE ICC中的AGA:adaptive GTS allocation with low latency and fairness considerations for IEEE 802.15.4中通过综合考虑时延要求和节点公平性进行时隙分配。但是，存在的不足是不能保证网络吞吐量的最大化。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种车辆网络中保证业务时延要求的时隙分配方法，从根本上解决传输的碰撞问题，保证移动的车辆网络中业务的时延要求，且兼顾整个网络的公平性，提高网络的吞吐量。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下步骤：

（1）每个路旁设备测量其通信范围内的所有车辆节点数量N_j，t、各车辆节点的速度S_j，i，t和位置P_j，i，t，并通过周期性的广播，将N_j，t，S_j，i，t和P_j,i，t告知其他路旁设备；

（2）根据上述N_j，t，S_j，i，t和P_j，i，t，判断t时刻在路旁设备j的通信范围R_j内有数据发送的第i个车辆节点V_j，i，t与路旁设备的通信时延D_j，i是否满足D_j,i≤min(D_i,Td_j,i)，式中，D_i表示车辆节点V_j，i，t自身数据业务的允许时延，Td_j，i表示节点V_j，i，t在R_j内的最大停留时间，如果满足，则执行步骤（3），否则，执行步骤（9）；

（3）判断上述车辆节点V_j,i，t的速度S_j，i，t是否满足条件S_min≤S_j，i，t≤S_max，式中，S_min和S_max分别表示该道路的最小和最大速度限制，如果满足，则执行步骤（4），否则，执行步骤（9）；