[发明专利]一种VANET媒体接入控制方法

说明书

技术领域

本发明属于Ad-hoc网络技术领域，更为具体地讲，涉及一种车辆自组织网络（Vehicular Ad-hoc Networks，简称VANET）媒体接入控制方法。

背景技术

目前，车辆自组织网络VANET的重要应用主要包含两部分：一是改善交通安全的应用，要求交通安全信息能够快速及时地在节点之间传递；二是提高交通效率和舒适性的应用，要求网络能够支持节点之间进行大数据量的传输。要实现这样二元化的应用，最大的挑战在MAC协议，如何构建有效支持这两种应用的统一的MAC（Media Access Control，即介质访问控制）协议，如何合理分配和利用无线信道资源，如何在分布式环境下进行网络构建和管理等，都是十分值得研究的课题。

在现有的MAC协议中，IEEE802.11协议在VANET中应用广泛，该协议成本低，易于实现。然而目前的IEEE802.11是面向单信道网络设计的，运用到密度大的车辆环境中很容易引起冲突，从而导致大的时延，甚至造成网络拥塞。而VANET对交通安全信息包的延迟非常敏感，所以该协议不能很好的满足VANET的应用。

采用多信道技术可以有效的解决单信道网络所存在的网络拥塞、隐藏终端及暴露终端等问题。通过使用多信道技术，一个网络可以同时在多个信道中传输数据，从而大大提高系统容量和网络吞吐率。

在VANET中，常用的多信道技术有FDMA和CDMA。FDMA在有限带宽内，车辆密度较大的场景中，实现起来比较困难，且需提供多个WiFi接口。CDMA因为采用地址码区分用户，用户间可以共享同一带宽，节点只需要一个WiFi接口，当车辆密度较大时，可有效的利用无线资源，减少网络冲突，提高网络容量。

基于DS-CDMA的MAC协议，存在一个邻节点地址码干扰所带来的远近效应问题，不过这可以通过合理的码分配机制来降低影响。在文献（1）：H.Tan,W.K.G.Seah,and K.Chan.“Distributed CDMA Code Assignment for Wireless Sensor Networks,”2006 IEEE,pp.139-142,2006.07.以及文献（2）：田甜，孙献璞，王子奋.Ad hoc网络的扩频多址接入协议的研究与展望[J].电子科技,2005,vol.09.中提出了一种典型的码分配机制，它通过在发送节点和目的节点间交换可用的地址码信息来实现码道的预约，但该类方式的一个严重问题是控制码道上大量控制信息的传输会导致较大的冲突，且接入时延长，不能有效地支持广播通信，协议设计复杂。在文献（3）：T.Al-Meshhadany and W.Ajib.“New CDMA-Based MAC Protocol for Ad Hoc Networks,”2007 IEEE,pp.91-95.中，作者提出了一种简单的码分配机制，通过将时间分成与可用码道个数相同的时隙，各节点通过在单位时隙内完成对地址码的竞争，如果在该时隙没有成功接收CTS（Clear-To-Send）信号，则竞争失败。但该码分配机制未考虑在单位时隙内，各节点均在时隙开始处发送RTS（Request-To-Send，即请求发送）信号，仍会造成控制码道上冲突事件的频发，致使节点在该单位时隙内成功接收CTS信号的概率降低。并且在该码分配机制中，数据码道的帧长度和控制码道的帧长度相同，对于需要多个数据码道的数据节点必须多次发送RTS/CTS信号，吞吐率低。另外，在VANET的当前研究中，同时支持交通安全信息和数据业务信息的统一MAC协议很少。综上所述，VANET迫切需要提出一种满足上述情况的媒体接入控制方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种VANET媒体接入控制方法，以解决车辆自组织网络中交通安全信息及时广播和P2P通信中码道分配复杂，节点接入延迟，低吞吐率的技术问题。

为实现上述发明目的，本发明VANET媒体接入控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）、网络环境配置

1.1）、在可用码道中，分配两个码道作为传输控制信息（RTS/CTS信号）的控制码道和传输广播信息的广播码道，其余的作为数据通信的数据码道；并在物理信道中划分出了一个忙音信道，用于节点发送忙音信号通知邻居节点当前广播码道正被占用；

1.2）、整个时间被分为周期性的控制帧和数据帧，控制帧又分为前导时隙和与可用数据码道个数相同的竞争时隙；