[发明专利]一种VANET媒体接入控制方法

摘要

本发明公开了一种VANET媒体接入控制方法，分配一个专有码道即广播码道用于交通安全信息广播，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，解决了广播码道上的隐藏终端问题，同时将交通安全信息广播置于优先位置，确保了交通安全信息广播的及时性；通过选择K个时隙作为高级优先竞争时隙，退避窗口选择区域增加，多个节点选择到同样大小的窗口的概率降低，从而冲突概率降低，减小节点接入延迟，同时将时间整体规划为周期性的控制帧和数据帧，使得节点相关信息能进行周期性地更新，可较好适应车辆网络动态拓扑结构的变化，最后利用DS-CDMA的多址接入优势有效提高VANET的网络吞吐率。

主权项

一种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；前导时隙用于VANET中各个节点的同步，接到GPS信号时，即前导时隙起始位置，GPS信号的间隔周期等于控制帧和数据帧的时间长度；竞争时隙和地址码一一对应（通过将时隙和地址码编号进行对应），在控制帧内，目的节点回复CTS应答所在的竞争时隙所对应的地址码就是请求通信的节点成功预约的数据码道；数据帧用于保证当前周期所有竞争码道成功的节点完成数据传输；1.3）每个节点都配有一个工作在忙音信道窄带带外忙音收发机和一个半双工收发机，其中，带外忙音收发机用于广播数据时发送和监听忙音信号，半双工收发机用于DS‑CDMA的共享物理信道，其配有两个相关接收机，分别用于VANET的P2P通信和广播通信；（2）、交通安全信息广播当节点有广播数据要发送时，先监听忙音信道是否空闲（通过在忙音信道上进行载波监听，有载波，则表示忙，无载波，则表示空闲），如果忙，则进行二进制退避直到忙音信道闲；否则根据广播数据的传输时间判断是否会影响节点进入下一周期的前导时隙同步，如不影响，则在忙音信道上发送忙音信号，同时在广播码道上发送广播数据；否则退避直到下一周期的前导时隙结束；（3）、P2P通信3.1）、预约码道A、当节点有P2P通信请求时，首先监听忙音信道，若忙音信道是否空闲，如果忙，则表示当前网络有广播数据传输，节点退避；否则：A‑1、若控制码道空闲（通过在控制码道上进行载波监听，有载波，则表示忙，无载波，则表示空闲），节点在RTS帧内填入与目的节点通信的时间，然后发送RTS请求；若控制码道不空闲，则启用二进制退避进程，首先节点随机选取K个时隙，K值小于最大时隙数，作为自己的高优先级竞争时隙；如果当前时隙在节点所选取的高优先级竞争时隙中，二进制退避的窗口大小从（0，CW）选择，否则从（CW，CWmax）选择，其中CW，CWmax分别为二进制退避算法的当前窗口大小和最大窗口大小；A‑2、如果节点在规定时间内收到来自目的节点的CTS应答，则发送节点成功预约了CTS应答回复时刻所在竞争时隙对应的数据码道；如果节点在规定时间内没有接收到CTS应答，则节点启用二进制退避，参与其他时隙的竞争。B、当目的节点收到RTS请求时，首先判断是否已接受其他节点的通信请求，若没有则在回复的CTS帧内，填写源地址，目的地址，当前的竞争时隙编号及与源节点通信的时间，否则丢弃该RTS请求不作任何处理；C、对于收到RTS请求和CTS应答的非相关节点，提取RTS帧和CTS帧内的源节点，目的节点地址及源节点和目的节点通信时间信息填入通信状态表中；当此类节点有P2P通信请求时，首先查阅通信状态表，如果目的节点已在通信状态表中且仍在通信（根据通信状态表中的通信时间判断），则节点选择大于通信时间的窗口执行二进制退避；3.2）、数据通信当节点成功预约码道后，立刻切换到相应的数据码道上；如果当前没有广播数据的传输，则开始向目的节点传输数据，否则等待广播通信结束；当节点数据通信结束后，立刻又切换到控制码道进行监听，如果还有数据传输，则继续参与其他数据码道的竞争；3.3）、数据帧结束当数据帧结束后，所有节点接到GPS信号，在前导时隙重新同步，进入下一周期的控制帧和数据帧，并清空当前的通信状态表。