[发明专利]一种用于车路协同系统的车载终端无线接入方法

说明书

技术领域

本发明方法涉及智能交通系统和无线通信技术领域，尤其涉及一种用于车路协同系统的车载终端无线接入方法。

背景技术

汽车和交通领域是无线网络的典型应用领域，车载终端成为一类重要的移动通信终端。以“车-车(Vehicle-to-Vehicle，V2V)”和“车-路(Vehicle-to-Infrastructure，V2I)”无线通信装置之间进行信息交互为基础的车路协同系统(Cooperative Vehicle and Infrastructure System，CVIS)，为了有效为车载终端提供信息业务，实现人、车、路一体化信息协调合作，车路协同系统极大地依赖于多种无线网络技术来部署应用。另一方面，伴随着各种无线通信技术的高速发展以及无线网络基础设施的广泛部署，许多通信场景中，不同类型的网络大量共存并重叠覆盖，诸如3G(3rd-Generation，第三代移动通信技术)蜂窝网络、WiFi(Wireless Fidelity，无线保真技术)无线网络、DSRC(Dedicated Short Range Communications，专用短程通信技术)、卫星微波通信网络等一起构成了复杂的多网环境，为车路协同系统中车载终端与路侧设施之间的信息交互过程提供多样化传输功能。由此，在无线网络环境中，发展用于车路协同系统的无线接入技术，为车载终端选择较优的接入网络，有效地利用不同的无线网络技术为车载终端的网络应用程序提供可靠的信息服务，同时考虑网络资源的全局分配效益和分配公平性变得十分重要。

然而，应用于车路协同系统的无线接入技术面临来自网络应用程序QoS(Quality of Service)需求多样性、无线网络环境异构性和动态性、车载终端群集性和接入网络的并发性等方面的挑战：

首先，从具体的应用需求来看，车载终端上不同的应用程序对车路通信的需求互不相同，例如，在车辆安全应用方面，车辆安全信息的传输要求“车-车”或“车-路”之间具备低时延、高可靠的通信性能；在交通管控方面，车载终端需要利用无线网络将车辆的实时状态信息(如尾气排放量、燃油消耗量等)传输到后台数据中心，以供在线诊断分析，这要求通信网络能为实时数据提供高数据速率、充足带宽的传输性能；在非安全应用方面，诸如在线视频播放、语音传输、网页浏览或者收发E-mail等实时或非实时的车载信息娱乐程序对网络的QoS需求也互不相同。因此，有效协调车载终端上不同网络应用程序的QoS需求，综合量化这些不同的QoS需求指标，并据此选择合理的接入网络以保障通信服务，成为当前以及未来发展车路协同系统无线接入技术需要考虑的重要问题。

其次，从具体的技术标准来看，应用于车路协同系统车路通信的无线网络所依赖的协议标准互不相同，例如，WLANs(Wireless Local Area Networks)支持IEEE802.11a/b/g/n/p标准，WiMAX(World Interoperability for Microwave Access)支持IEEE802.16a/e标准，3G包括了CDMA2000、WCDMA、TD-SCDMA等标准。不同标准下的网络技术在为车载终端提供通信服务时，服务质量很大程度上受到诸如带宽容量、丢包率、时延抖动等网络QoS特性的影响；与此同时，随着车载终端在无线网络信号覆盖区域的流进与流出，网络提供给每一个车载终端的可用带宽也随着接入网络的用户数量而动态变化，而且，网络QoS特性还会因为部署环境的扰动而动态改变。由此，应用于车路协同系统中的无线接入技术不仅应该能确保车载终端接入较优的网络，还应能适应网络环境的动态改变以保障终端的QoS需求。

此外，在交通流比较密集的情况下，大量车载终端呈现出集群特征，而且每一个终端上同时运行着多种不同的网络应用程序。因此，车载终端群体和大量的应用程序并发性地访问网络资源，引起激烈的无线资源竞争现象。

由此，如何有效应对车路协同系统中车路通信过程所存在的无线资源激烈竞争、网络环境动态变化、车载终端并发接入等诸多因素构成的挑战，是当前建立车载终端无线接入方法的迫切需求。

发明内容