[发明专利]一种基于路侧单元协助的多信道协同MAC接入方法

说明书

技术领域

本发明涉及车载自组织网络通信技术领域，具体涉及一种基于路侧单元协助的车载自组织网络多信道协同MAC接入方法。

背景技术

车载自组织网络（VANET）作为智能交通系统（ITS）的重要组成部分，也是最重要的无线通信技术之一，其功能是通过车和车（V2V）以及车和路侧单元（V2R）的相互通信来实现一系列的安全和非安全的应用。车载自组织网络采用了专用短距离无线通信技术（DSRC）来实现V2V及V2R通信。美国联邦通信委员会（FCC）在5.9GHz频段为采用DSRC的车载自组织网络分配了75MHz的频带，并且进一步把75MHz带宽分割成7个信道，即一个控制信道（CCH）和6个业务信道（SCH）。为了充分利用这7个信道，车联网通信协议IEEE 802.11p和IEEE 1609协议族定义了一种多信道介质访问控制协议。即: 路侧单元和各车载终端通过一个协同的世界时钟(UTC)在控制信道（CCH）时隙和业务信道（SCH）时隙之间交替，每一个交替周期为100ms，即：所有节点同步后，在CCH时隙，所有的路侧单元和车载终端均调整到控制信道，持续时间为50ms，用于安全和控制相关信息交互；当在业务信道时隙,所有的路侧单元和车载终端均调整到某一个业务信道，持续时间为50ms，用于非安全相关信息的传输。

由上述内容可见，现有的多信道协议存在几个明显的不足。首先，CCH和SCH时隙的周期交互使得在SCH时隙，控制信道处于闲置状态，反之亦然。这就导致了在每个同步间隔中，控制信道和业务信道的利用率均只有50%。第二，同步跳转使得每周期只有一个业务信道在被使用，造成业务信道资源浪费，在网络负载较大的情况下容易出现拥塞，导致系统性能急剧下降。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，同时为了提高业务信道接入效率，提升业务信道的总体吞吐量，提出了一种基于路侧单元协助的多信道协同MAC接入方法，即基于路侧单元协助的车载自组织网络多信道协同MAC（介质访问控制）接入方法。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种基于路侧单元协助的车载自组织网络多信道协同MAC信道接入方法，该方法在一个同步周期中，CCH时隙被进一步划分为RSU（路侧单元）时隙和RFS（预约服务）时隙,路侧单元均配有两个收发机，其中一台收发机始终监听CCH，另一台收发机则能在CCH和SCH之间进行自由切换，以实现在CCH上广播预约信息以及在SCH上进行非安全信息的交互。在RSU时隙，路侧单元首先根据前一个周期的SCH时隙中在CCH信道上是否发生了预约行为来决定是否广播预约信息。如果前一个SCH时隙中有节点在CCH信道进行了RFS/CTR（预约服务/清除预约）的握手行为，即进行了成功的SCH信道预约，那么这些预约信息会被路侧单元监听到并且保存在路侧单元的SCH预约表-2中，并在当前的RSU时隙，把SCH预约表-2中存储的预约信息广播出去，路侧单元通信覆盖范围内的所有节点收到该预约信息之后立即更新本地SCH预约表-2中的信息，随后把预约表-2中的信息合并到预约表-1中。在RFS时隙，节点进行安全信息发送或进行本周期SCH时隙业务信道预约，预约信息保存在各节点的SCH预约表-1中。在接下来的SCH时隙，已完成SCH预约的节点根据自己的本地SCH预约表-1的预约情况依次进行数据传输；其余节点将监听CCH信道并且可以在CCH信道上进行下一周期SCH时隙的SCH信道预约，预约成功之后，他们的预约信息会被路侧单元保存在预约表-2中并在下一周期的RSU时隙进行广播。

进一步，RFS/CTR包中的预约信息包括被预约的业务信道号、预约的起止时间以及收发节点的ID号。节点的本地SCH预约表中保存这些来自RFS/CTR中的预约信息，其作用是用来作为节点进行信道预约的参考依据以及实现业务信道的预约接入。预约的起始时间由三部分构成：传输数据包所需的时间、短时帧间隔（SIFS）、数据接收方成功接收数据后返回给发送方的ACK包传输所需时间。