基于高速公路I2V通信的道路交通估計媒體訪問控制協議

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基于高速公路I2V通信的道路交通估計媒體訪問控制協議

車輛通信技術的發展使智能交通系統（ITS）有了更廣泛的應用，尤其是基礎設施與車輛（I2V）之間的通信有利于智能交通的應用，并且為用戶提供廉價高效的互聯網接入。基礎設施能夠傳遞信息給車輛并且接收信息，例如路面條件、交通信息及其反饋。為提高I2V通信節點的公平性，同時最大化系統的吞吐量，提出了一種能夠精確估計道路交通情況的方法，以便在系統吞吐量最大時準確控制車輛的傳輸概率，該評估方法通過使用交通系統里間距分布模型實現。還提出了一個限制車輛傳輸數據包數量的閾值，該閾值是基于節點可容納的吞吐量和估計的延遲時間。由于媒體訪問控制（MAC）協議基于持久的載波監聽多路訪問且該協議通過控制傳輸概率來最大化系統吞吐量，且考慮到節點可實現的最大吞吐量，因此運用一種不同的方法來傳輸有限數量的數據包。這個有限的閾值由車速和激活的節點數決定。如果MAC協議應用時考慮到每個節點的吞吐量需要，則在沒有其它節點吞吐量降低的情況下，該閾值能夠用于確定可實現的通信量需求。MAC協議還允許訪問閾值內低速率區域的節點，并且能夠保證低密度車輛流條件下使用有效的通信通道。如果系統不能滿足高速率區域內節點的需求，那么系統就不能滿足通信需求，包括低速率區域內的節點。

為了驗證MAC協議的性能，利用下一代仿真程序生成了大量的實車軌跡數據，然后基于這些試驗數據進行了仿真試驗，這些數據記錄了美國101高速公路南行方向上2005年6月15日早上7:50到8:50之間的所有車輛信息，采樣間隔是0.1s，測量的數據包括4條行車道和1條輔助車道，每輛車的平均長度是4.6375m。利用這些數據建立的仿真試驗詳細地評估了MAC協議的性能，并展示了提出的MAC協議的改進性能。試驗結果表明，系統期望的吞吐量增加了21.3%，各節點中傳遞數據包數量的Jain′s公平指數接近于1。因此，所提出的MAC協議適合于車輛與道路之間高速率網絡接入方式的通信。

刊名：IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems（英）

刊期：2013年第9期

作者：Kyunghwi Kim et al

編譯：于立嬌