一種車載網(wǎng)絡(luò)中基于簇的時隙碰撞解決方法

宋勝曦　王建新

摘 要：車載自組織網(wǎng)絡(luò)（VANETs）是一種傳統(tǒng)移動自組織網(wǎng)絡(luò)在道路交通領(lǐng)域中的一種特殊應(yīng)用。通過將車載網(wǎng)絡(luò)中的車輛節(jié)點進(jìn)行分簇，把整個車載網(wǎng)絡(luò)分成若干個小型的自組織網(wǎng)絡(luò)，使網(wǎng)絡(luò)的管理與維護變得更為簡單。但是，當(dāng)兩個獨立的簇相互靠近時，碰撞問題就難以避免。本論文針對基于IEEE1609.4標(biāo)準(zhǔn)的分簇網(wǎng)絡(luò)，提出一種解決兩簇時隙碰撞問題的方法。當(dāng)然，研究者們可以將該方法延伸到其余協(xié)議上。

關(guān)鍵詞：車載網(wǎng)絡(luò)；簇；時隙碰撞；IEEE1609.4

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.05.122

1 引言

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和汽車的普及，道路交通安全形勢日趨嚴(yán)峻，行車安全已成為全世界最為關(guān)注的的公共安全問題之一?，F(xiàn)在人們的生活越來越離不開汽車，人們對車輛的增值服務(wù)應(yīng)用也提出了更高的要求。因此，車載自組織網(wǎng)絡(luò)的概念應(yīng)運而生。車載自組織網(wǎng)絡(luò)是將移動自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在交通道路上，通過車輛與車輛、車輛與路邊單元（RSU）的相互通信來構(gòu)成統(tǒng)一的無線通信網(wǎng)絡(luò)。

車載網(wǎng)絡(luò)采用IEEE802.11p作為底層協(xié)議來保證通信的可靠性。IEEE802.11p協(xié)議是從IEEE802.11協(xié)議基礎(chǔ)上修改而來的協(xié)議，針對高速移動環(huán)境中車輛與車輛、車輛與路邊單元之間的通信而提出的一種解決方案。IEEE1609.4標(biāo)準(zhǔn)作為IEEE802.11p的延伸，信道由同步間隔組成，每個同步間隔分為控制信道間隔和服務(wù)信道間隔。在控制信道間隔上交換安全信息和控制信息，在服務(wù)信道間隔上進(jìn)行服務(wù)信息的交換。車載網(wǎng)絡(luò)中，車輛的高速移動性導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓臁Ｍㄟ^分簇方法，將網(wǎng)絡(luò)按照一定的規(guī)則劃分成不同的簇，每個簇都會選擇一個簇頭，并對其所在的簇進(jìn)行管理。但是這種分簇方法，車輛節(jié)點難免會產(chǎn)生碰撞問題。本論文針對基于IEEE1609.4標(biāo)準(zhǔn)的分簇網(wǎng)絡(luò)，提出一種解決兩簇時隙碰撞問題的方法。

2 幀結(jié)構(gòu)

IEEE1609.4標(biāo)準(zhǔn)將信道分成同步間隔，每個同步間隔包含一個控制信道間隔以及一個服務(wù)信道間隔。由于我們使用TDMA方案，所有的車輛節(jié)點控制信道上都能獲得時隙，每個簇成員（CM）接入一個時隙，簇頭（CH）接入一個時隙，簇頭通過接入的時隙廣播對簇的管理信息，廣播安全信息以及對業(yè)務(wù)信道接入時隙的分配方案。

如圖1所示，本論文將控制信道的最后一個時隙作為協(xié)作時隙。沿著車輛行駛的方向，簇頭會選出一個位置穩(wěn)定在簇內(nèi)的前端的車輛節(jié)點作為協(xié)作節(jié)點，并將協(xié)作時隙分配給它。也就是說，該協(xié)作節(jié)點在一個控制信道間隔上接入兩個時隙。通過協(xié)作節(jié)點接入的協(xié)作時隙來解決兩簇時隙碰撞問題。

3 時隙碰撞解決方法

如圖2所示通信場景，假設(shè)CM1是簇頭1選擇的協(xié)作節(jié)點，簇1（C1）與簇2（C2）相互靠近時，如圖3，兩簇解決時隙碰撞問題的具體過程如下：（1）CM1在協(xié)作時隙上廣播C1的時隙表，在這個時隙時所有節(jié)點必須切換到控制信道上來偵聽該時隙；（2）當(dāng)CM6收到C1的時隙表后，將C1時隙表轉(zhuǎn)發(fā)給CH2，并告知協(xié)作節(jié)點已經(jīng)收到時隙表；如果簇內(nèi)其余成員也收到C1的時隙表后收到CM6轉(zhuǎn)發(fā)的C1的時隙表，自動刪除C1的時隙表；（3）CH2接收到CM6轉(zhuǎn)發(fā)的C1的時隙表后，修改碰撞時隙后，將新的時隙表廣播給簇成員，簇成員按照新的時隙表接入時隙；（4）CM6接收到CH2的新的時隙表后，按照新的時隙表找到自己的時隙接入后，并轉(zhuǎn)發(fā)該時隙表給CM1；（5）CM1接收到CM6轉(zhuǎn)發(fā)的C2的時隙表后，轉(zhuǎn)發(fā)給簇頭，并釋放接入的協(xié)作時隙。

4 結(jié)語

本論文在IEEE1609.4標(biāo)準(zhǔn)的分簇網(wǎng)絡(luò)下，提出一種解決兩簇時隙碰撞問題的方法。簇頭選擇出一個協(xié)作節(jié)點，由協(xié)作節(jié)點接入到控制信道最后一個時隙并發(fā)送所在簇的時隙表來消除簇間時隙碰撞。但是本論文只是提出一個方法，如何將該方法運用到協(xié)議中是我們未來工作的重點。

參 考 文 獻(xiàn)：

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作者簡介：宋勝曦（1989-），男，福建福州人，在讀碩士，研究方向：車載網(wǎng)絡(luò)。