面向车联网的自适应的介质访问控制方法技术

本发明专利技术提出了一种面向车联网的自适应的介质访问控制方法，包括：对道路进行智能分段，分为多个路段；对每个所述路段进行段首选择；根据道路上的车辆密度确定自适应时隙分配计划。本发明专利技术增大网络容量，降低了网络拥塞，降低消息传输时延，并提高消息接收成功率，实现安全消息的实时可靠传输。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及车联网
，特别涉及一种面向车联网的自适应的介质访问控制方法。
技术介绍
车联网是智能交通系统的重要部分，其中每辆车都配备有车载单元(On-board Unit,OBU)且道路上设有路边单元(Roadside Units,RSU)。通过OBUs和RSUs可以实现车与车(Vehicle to Vehicle,V2V)通信和车与基础设施通信。车联网中传输的最重要的消息即安全消息，安全消息又分为信标消息和紧急消息。信标消息是指周期性发送的车辆状态信息，如车辆的速度，加速度，方向，位置等。紧急消息是指在紧急事件(车辆变道，道路拥塞，发生交通事故等)发生时迅速地把该警告消息发送给周围一定范围内的所有车辆，从而有效避免事故地发生。安全消息具有很强的实时性，必须在规定的时间到达接收者并满足一定的接收率。安全消息的传输性能取决于介质访问控制方法。介质访问控制方法所需解决的基本问题是如何能让所有节点可靠、公平、高效地共享信道；减少数据包的传输碰撞；避免网络拥塞的发生。一种基于竞争的载波侦听多路访问/冲突避免的介质访问控制方法，随着车辆密度的增大，时延也随之增大而安全消息的成功接收率随之减小，当大量的车辆以很高的频率(如10Hz)发送信标消息或者不同种类的紧急消息时，带宽将会很快耗尽。一种基于无竞争的分簇的介质访问控制方法在性能上有所提升，但是其成簇算法过于复杂且簇的稳定性较差。现有的介质访问控制方法，在车辆密度比较低也即交通不是很拥堵的情况下，消息传输的性能尚可接受。但是当交通比较拥堵或者车辆密度比较大的时候，车联网的性能会急剧恶化，甚至处于瘫痪的地步，故本专利技术旨在给出一种自适应的介质访问控制方法，在车辆密度较高时仍能保持很好的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。为此，本专利技术的目的在于提出一种面向车联网的自适应的介质访问控制方法，可以增大网络容量，降低了网络拥塞，降低消息传输时延，并提高消息接收成功率，实现安全消息的实时可靠传输。为了实现上述目的，本专利技术的实施例提供一种面向车联网的自适应的介质访问控制方法，包括如下步骤：步骤S1，对道路进行智能分段，分为多个路段，包括：设置在相隔一个复用距离的路段采用相同的时隙；设置每个路段的长度满足以下条件：所述路段的长度小于车辆的通信范围；步骤S2，对每个所述路段进行段首选择，包括：在每个信标间隔BI开始时，每个节点通过获知邻居节点的动态信息以找出距离路段中心最近的车辆，其中，当车辆发现自身最靠近段中心时，将信标消息的标志位设为1并广播出去，段内的节点当首次接收到的标志位置为1的信标消息，将发出该信标消息的节点选择为段首，对之后再发送标志位为1的信标消息的节点重新将标志位置为0；步骤S3，根据道路上的车辆密度确定自适应时隙分配计划，包括：在步骤S2确定段首后，在每个信标间隔BI，为该路段内每个节点分配对应的时隙和速率，其中，每个路段所需的时隙数等于该路段内的所有节点数。进一步，在所述步骤S1中，每个路段的长度L为： L = D 1 m ]]>其中，D1为复用距离，R为车辆的通信范围，进一步，在步骤S1中，还包括如下步骤：将信标间隔BI分成三个子间隔：SIH，SIMB，SIMH，其中，SIH包括所有SH传输消息所用的时隙，SIMB包括所有B组节点传输消息所需的时隙，SIMH包括所有H组节点传输消息所需的时隙。进一步，在所述步骤S2中，段首的选择过程主要在以下三种情况下执行：初始化阶段、当前段的段首即将离开该段、当一个节点进入空段。进一步，在初始化阶段中，由于发送节点没有发现碰撞，发送节点会将本节点视为段首，发送H信标。此时其他节点由于无法接收到有效的H信标，开始执行新一轮段首选择过程，如果在随后的时段中接收到了有效的H信标，则上述节点以及与发送的有效H信标产生碰撞的节点，将发出有效H信标的节点作为该段的段首。进一步，在当前段的段首即将离开该段中，当前段首如果预计i+多个信标间隔BI时，自己出现在新的路段中，则该段首发出消息给当前段的节点进行新的段首选择，单个节点被成功选择作为新的段首SH，并立即开始接替原段首进行时隙分配过程。进一步，在一个节点进入空段中，当一个节点进入空段时，首先侦听H信标，如果未收到H信标，则表明该节点进入了空段；然后，该节点在TMB中选择任意一个时隙，当节点接收到标志位为1的信标消息时，则将发送该信标消息的节点就被视为段首。根据本专利技术实施例的面向车联网的自适应的介质访问控制方法，针对车联网中现有的介质访问控制方法在车辆密度较高的情况下性能较差的问题，本专利技术通过智能道路分段、段首选择、自适应时隙分配，可以在车辆密度很高的情况下也能够满足车联网对安全消息的传输时延和接收率要求。本专利技术通过引入复用距离，使得两个满足复用距离的路段可以同时传输消息，以及通过引入多种数据速率实现了自适应的时隙分配。本专利技术可以根据不同的车辆密度选择不同组合的消息传输速率，从而增大网络容量，降低了网络拥塞，降低消息传输时延，并提高消息接收成功率，实现安全消息的实时可靠传输。本专利技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1为根据本专利技术实施例的面向车联网的自适应的介质访问控制方法的流程图；图2为根据本专利技术实施例的复用距离的示意图；图3为根据本专利技术实施例的路段划分的示意图；图4(a)和(b)为根据本专利技术实施例的信标间隔的划分(NMB＝3,NMH＝4)示意图；图5为根据本专利技术实施例的路段的分块示意图；图6(a)和(b)为根据本专利技术实施例的时隙分配顺序的示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。如图1所示，本专利技术实施例的面向车联网的自适应的介质访问控制方法，包括如下步骤：首先，为了克服通过减小信标消息产生频率和传输功率所带来的弊端，本专利技术通过一种减小消息传输时长来控制网络负载的方法。由于DSRC(Dedicated Short Range Communications，专用短程通信技术)标准可以使用多数据速率，所以即使在车辆密度很大时也可以通过使用较高速率来减小消息传输时长，从而避免拥塞。为便于理解，下面称分配到最低数据速率(6Mb/s)的节点为B组节点，分配到较高数据速率(9,12,18,24,27Mb/s)的节点为H组节点，每个路段都包括两个信标间隔BI，一个用于B组，另一个用于H组。步骤S1，对道路进行智能分段，分为多个路段，包括：首先，设置在相隔一个复用距离的路段采用相同的时隙。为最大限度的增大网络容量，本专利技术考虑相隔一个复用距离的路段可使用相同的时隙。如图2所示，考虑节点A和B同时传输消息。R表示传输范围(速率为6Mb/s时的SINR门限所对应的接收距离)，d表示节点B传输消息时不会干扰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向车联网的自适应的介质访问控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，对道路进行智能分段，分为多个路段，包括：设置在相隔一个复用距离的路段采用相同的时隙；设置每个路段的长度满足以下条件：所述路段的长度小于车辆的通信范围；步骤S2，对每个所述路段进行段首选择，包括：在每个信标间隔BI开始时，每个节点通过获知邻居节点的动态信息以找出距离路段中心最近的车辆，其中，当车辆发现自身最靠近段中心时，将信标消息的标志位设为1并广播出去，段内的节点当首次接收到的标志位置为1的信标消息，将发出该信标消息的节点选择为段首，对之后再发送标志位为1的信标消息的节点重新将标志位置为0；步骤S3，根据道路上的车辆密度确定自适应时隙分配计划，包括：在步骤S2确定段首后，在每个信标间隔BI，为该路段内每个节点分配对应的时隙和速率，其中，每个路段所需的时隙数等于该路段内的所有节点数。

【技术特征摘要】
1.一种面向车联网的自适应的介质访问控制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，对道路进行智能分段，分为多个路段，包括：设置在相隔一个复用距离的路段采用相同的时隙；设置每个路段的长度满足以下条件：所述路段的长度小于车辆的通信范围；步骤S2，对每个所述路段进行段首选择，包括：在每个信标间隔BI开始时，每个节点通过获知邻居节点的动态信息以找出距离路段中心最近的车辆，其中，当车辆发现自身最靠近段中心时，将信标消息的标志位设为1并广播出去，段内的节点当首次接收到的标志位置为1的信标消息，将发出该信标消息的节点选择为段首，对之后再发送标志位为1的信标消息的节点重新将标志位置为0；步骤S3，根据道路上的车辆密度确定自适应时隙分配计划，包括：在步骤S2确定段首后，在每个信标间隔BI，为该路段内每个节点分配对应的时隙和速率，其中，每个路段所需的时隙数等于该路段内的所有节点数。2.如权利要求1所述的面向车联网的自适应的介质访问控制方法，其特征在于，在所述步骤S1中，每个路段的长度L为： L = D 1 m ]]>其中，D1为复用距离，R为车辆的通信范围，……。3.如权利要求1所述的面向车联网的自适应的介质访问控制方法，其特征在于，在步骤S1中，还包括如下步骤：将信标间隔BI分成三个子间隔：SIH，SIMB，SIMH，其中，SIH包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘水香，史杰，于明鹭，
申请(专利权)人：江苏迪纳数字科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32