[发明专利]基于多信道协同合作的需求感知MAC协议优化方法

说明书

本发明公开了一种基于多信道协同合作的需求感知MAC协议优化方法，方法应用于车辆自组织网络中，车辆自组织网络包括RSU和在对应RSU信号覆盖范围内的车辆，方法包括：RSU根据当前覆盖范围的车辆数量，RSU根据车辆数量初始化MAC帧的时隙，并且在DA时隙向所有车辆发送一个查询数据包；若有新车辆进入RSU的覆盖范围，每一个新进车辆在DA时隙给RSU发送报道信号，RSU根据接收到的报道信号动态维护覆盖范围内的车辆总数信息；RSU根据每个车辆给RSU反馈回的RES信号准备与当前时隙同步的下一个LI包，发送至RSU覆盖范围内的所有车辆；所有RSU覆盖范围内的车辆根据LI包中包含的信息通过多信道进行无碰撞的数据传输操作；本发明动态为车辆划分时隙，降低了分组碰撞的概率。

技术领域

本发明涉及车联网通信技术领域，尤其涉及一种基于多信道协同合作的需求感知MAC协议优化方法。

背景技术

近年来关于VANET网络的研究越来越受到学术界和工业界的重视，已经与一些流行的技术如车载云计算网络的数据安全和完整性一起研究。VANET（Vehicular Ad-hocNETwork，车载自组织网络）网络是由车辆通过ad hoc网络连接而成，由路边单元（roadside unit，RSU）和车载控制单元（on board unit，OBU）组成。OBU安装在车内可视为一个移动节点，车辆的基本通信形式可分为车辆对车辆( Vehicle to Vehicle，V2V)和车辆对基础设施(Vehicle to Infrastructure，V2I)。WAVE是一种应用于VANET网络的无线通信协议，包含了IEEE802.11p和1609协议族。WAVE中定义了七个信道其中一个控制信道（CCH），六个服务信道（SCH）。IEEE 1609.4的多信道定义同步时隙的长度为100ms，其中分为CCH时隙（CCHI）和SCH时隙（SCHI）。由于VANET网络中拓扑结构动态的变化，基于竞争的MAC协议和固定控制信道时隙和服务信道时隙，MAC协议不能有效的支持时延敏感和吞吐量敏感应用。

安全消息的传输为道路提供安全保障，发送频率一般为10Hz。在控制时隙CCHI中，信道传输的是安全信息，每一辆车节点在CCHI中周期性的发送安全信息。由于安全信息属于高级别的消息类型，因此会分派一个较小的竞争窗口。在密集型网络环境中，碰撞频率会因为竞争窗口太小而增加，因此道路安全不能得到保证。目前有一种基于TDMA的安全消息传输机制，该算法主要通过车辆交换时隙占用信息，来获得他们自己的安全消息传输的空闲时隙，这种方案增加了额外的信息并且与IEEE802.11p不匹配。安全信息的时隙长度由车辆的数量决定，然而在密集网络下安全数据包的碰撞并没有降低。安全数据包发送的频率发生了改变，在SCHI期间车辆节点通过在CCH信道发送额外的安全信息来增加安全数据包的可靠性。

现有技术中大多都是固定时隙的MAC协议，这种方法虽在一定程度上提高了链路吞吐量和降低了时延，但由于VANET网络中拓扑结构动态的变化，基于竞争的MAC协议和固定控制信道时隙和服务信道时隙，事实上在SCHI期间，一些车辆节点可能没有在监听CCH的安全信息。所以固定比例的安全消息传输时隙不适用于车辆数量变化的情况，不能有效的支持时延敏感和吞吐量敏感应用。在这种情况下，设计一个有效的MAC协议来提高VANETS网络的可靠性和降低信道时延是非常重要的。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有技术中存在的的题，提供一种基于多信道协同合作的需求感知MAC协议优化方法，具体技术方案如下：

一种基于多信道协同合作的需求感知MAC协议优化方法，所述方法应用于车辆自组织网络中，所述车辆自组织网络包括RSU和在对应RSU信号覆盖范围内的车辆，其特征在于，所述方法包括步骤：

S1：RSU根据当前覆盖范围的车辆数量，RSU根据车辆数量初始化MAC帧的时隙，并且在DA时隙向所有车辆发送一个查询数据包；