[发明专利]车联网中多信道MAC协议与TDMA结合的方法

摘要

本发明公开一种车联网中多信道MAC协议与TDMA结合的方法，克服现有技术中控制信道CCH和服务信道SCH时隙利用率低以及信道的开销大问题，本发明的具体思路是，首先设置信道初始化，然后路边单元RSU与节点协商时隙，根据节点的反馈情况更新控制信道CCH的时隙长度，维护两个信道列表分配时隙，最后，切换至服务信道SCH传输数据。本发明依据路边单元RSU控制控制信道CCH的时隙长度和时隙的分配，可以有效避免了在车辆密度变化的情况下，信道的利用率较低和信道的开销大的问题，提高了信道的吞吐量，减少了信道的开销。

主权项

1.一种车联网中多信道MAC协议与TDMA结合的方法，其步骤包括如下：(1)初始化：(1a)利用分离阶段的多信道，将车联网中的信道划分为控制信道CCH和服务信道SCH交替出现的形式；(1b)将控制信道CCH的时隙分为安全信息时期SP和预约时期RP两个时期，根据当前网络的安全信息的密度设置安全信息时期SP时隙的长度，在安全信息时期SP内，以广播的方式，传输所有的安全信息；(1c)在服务信道SCH时隙间隔内，利用时分多址TDMA技术，对时隙进行分割，得到传输非安全业务的连续的小时隙；(1d)按照下式，计算服务信道SCH时隙中传输非安全业务的连续小时隙的间隔时间：T_s＝10*(T_h+T_d+T_A+T_S+σ)其中，T_s表示服务信道SCH时隙中传输非安全业务的连续小时隙的间隔时间，*表示相乘操作，T_h表示非安全业务数据包传输时所引入的媒体访问控制层MAC和物理层PHY开销的传输时间，T_d表示最大的非安全业务数据包传输时所用的时间，T_A表示最大的非安全业务数据包传输完成后，车联网中的路边单元RSU发送确认帧ACK的传输时间，T_S表示请求节点连续发送的两个非安全业务数据包的短帧间间隔SIFS，σ表示非安全业务数据包从请求节点发送到路边单元RSU接收的传播延时；(1e)分别将车联网中信道的控制信道CCH时隙长度和服务信道SCH时隙长度设置为50ms；(2)协商时隙：对非安全信息的业务，依次按照“语音”，“视频”，“背景”，“尽力而为”从高到低的顺序分成四个优先级；在预约时期RP，请求节点以增强分布式协调功能EDCF机制向路边单元RSU发送服务宣告信息WSA数据包；(3)更新控制信道CCH时隙和服务信道SCH时隙的长度：车联网中路边单元RSU读取预约请求节点发送的服务宣告信息WSA数据包，路边单元RSU根据服务宣告信息WSA数据包中的控制周期长度的信息相应地增加或者减少控制信道CCH时隙的长度；(4)分配信道时隙：(4a)路边单元RSU根据可用信道列表和已经预约的信道列表向请求节点分配时隙，对可用信道列表没有信道时隙，选择已经预约的信道列表中信道时隙预约个数少的信道时隙进行协商，得到协商好的信道时隙，将协商好的信道时隙和节点的标识号ID存储在确认帧ACK的扩展域中，发送给请求节点；(4b)路边单元RSU根据可用信道列表和已经预约的信道列表向请求节点分配时隙，对有空闲的信道列表，根据可用信道列表选择合适的信道时隙分配，得到协商好的信道时隙，将协商好的信道时隙和请求节点的标识号ID存储在确认帧ACK的扩展域中，发送给请求节点；(5)判断请求节点是否接收到带有自己标识号ID的确认帧ACK，若是，则执行步骤(6)；否则，执行步骤(10)；(6)切换信道：当控制信道CCH时隙中预约时期RP结束后，将由控制信道CCH切换到服务信道SCH；(7)传输非安全业务数据包：在服务信道SCH时隙期间，各请求节点根据协商好的信道时隙进行无竞争通信，若每一个请求节点在短帧间间隔SIFS内不再传输非安全业务数据包时，则路边单元RSU向请求节点发送确认帧ACK；(8)判断请求节点是否接收到带有自己标识号ID的确认帧ACK，若是，执行步骤(9)；否则，服务信道SCH时隙结束后，执行步骤(10)；(9)判断当前请求节点是否还有数据需要传输，若是，服务信道SCH时隙结束后，执行步骤(10)；否则，执行步骤(12)；(10)确定控制周期长度：(10a)对没有接收到带有自己标识号ID的确认帧ACK的节点，在自己的服务宣告信息WSA数据包中最多增加一次控制周期的长度；(10b)对接收到带有自己标识号ID的确认帧ACK的节点，但当前请求节点还有数据要发送时，在自己的服务宣告信息WSA数据包中最多减少一次控制周期的长度；(11)判断是否还有数据要发送，若是，则执行步骤(2)；否则，执行步骤(12)；(12)请求节点传输结束。