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- 2023-06-13 发布于四川
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一种车载网络的簇间碰撞避免MAC协议作者:宋胜曦 王建新来源:《中国新通信》2016年第04期
【摘要】 车载网络采用IEEE802.11p作为底层协议来保证通信的可靠性,IEEE1609.4标准是IEEE802.11p的拓展。然而,这种基于IEEE1609.4标准的信道访问机制存在一些不足。本论文提出一种保证安全信息的可靠传输,提高服务信道的吞吐量的基于簇的碰撞避免的MAC协议。
【关键词】 车载网络 簇 MAC IEEE1609.4
一、引言
车载网络作为一个完全分布式的自组织网络,通过将车载网络中的车辆节点进行分簇,并选出一个节点作为中心控制节点,把整个车载网络分成若干个小型的自组织网络,使网络的管理与维护变得更为简单。
车载网络采用IEEE802.11p作为底层协议来保证通信的可靠性,IEEE1609.4标准是IEEE802.11p的拓展,信道由同步间隔(SI)组成,每个同步间隔又分为控制信道间隔(CCHI)和服务信道间隔(SCHI)。在CCHI时期上交换安全信息和控制信息,在SCHI时期上进行服务信息的交换。然而,这种基于IEEE1609.4的信道访问机制信道利用率并不高。
本论文提出了一种基于簇的多信道MAC协议,节点只需要使用单个天线,即可实现多信道通信,在保证安全信息的可靠传输提前下,不仅解决了簇间时隙碰撞问题,还提高了服务信息的吞吐量。
二、所述的MAC协议
如图1所示,所述MAC协议信道分成同步间隔(Synchronization Interval),每个同步间隔包含一个控制信道间隔(CCH Interval)以及一个服务信道间隔(SCH Interval)。在控制信道上,每个簇成员(CM)接入一个时隙;簇头(CH)接入两个时隙,分别位于控制信道间隔的第一个时隙和最后一个时隙,簇头通过接入的时隙广播对簇的管理信息,广播安全信息以及对业务信道接入时隙的分配方案;沿着车辆行驶的方向,簇头会选出一个位置稳定在簇内的后端的车辆节点作为协作节点(CN),并额外分配给它一个时隙(Cooperative Slot),位于控制信道间隔的倒数第二个时隙,通过协作节点额外接入的时隙来解决两簇时隙碰撞问题。在控制信道间隔内,簇头必须保持在控制信道上,簇成员可以切换到服务信道上;在服务信道间隔内,簇头和簇成员都可以在控制信道和服务信道上自由切换。
2.1时隙碰撞解决方法
如图2所示通信场景,两簇解决时隙碰撞问题的过程如下:(1)协作节点在这个时隙上广播簇2的时隙表,簇内所有节点在这个时隙时必须切换到控制信道上来侦听该时隙;(2)当CM1收到簇2协作节点的时隙表后,在接入的时隙上将时隙表转发给CH1,通知告知协作节点已经收到时隙表;(3)CH1接收到CM1转发的时隙表后,修改碰撞时隙后,将新的时隙表广播给簇成员,簇成员按照新的时隙表接入时隙;(4)CM1接收到CH1的时隙表后,按照新的时隙表找到自己的时隙接入后,并转发该时隙表给CN;(5)CN接收到CM1转发的时隙表后,转发给簇头,并释放额外接入的时隙。
2.2簇内通信
所述协议由于采用了TDMA技术,在控制信道间隔上,所有的簇成员都可以向簇头发送信息。当簇成员有安全信息发送时,通过接入的时隙将消息发送给簇头;簇头接收到安全信息后,在接入的时隙将处理后的安全信息广播给簇成员。所以只需一个同步间隔,所有簇成员都可以接收到来自其它成员的安全信息。
如图2所示通信场景中,簇内成员CM1与CM2的服务信息交换过程如下:
(1)CM1在接入的时隙向簇头发送服务请求消息;(2)簇頭将收到的服务请求消息转发给CM2;(3)根据接收到的服务请求消息,CM2决定是否接收该服务,若接收,则在下一个时隙向簇头回复一个确认ACK消···试读结束
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