一種車載網絡中基于簇的時隙碰撞解決方法

宋勝曦　王建新

摘 要：車載自組織網絡（VANETs）是一種傳統移動自組織網絡在道路交通領域中的一種特殊應用。通過將車載網絡中的車輛節點進行分簇，把整個車載網絡分成若干個小型的自組織網絡，使網絡的管理與維護變得更為簡單。但是，當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標準的分簇網絡，提出一種解決兩簇時隙碰撞問題的方法。當然，研究者們可以將該方法延伸到其余協議上。

關鍵詞：車載網絡；簇；時隙碰撞；IEEE1609.4

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

1 引言

隨著汽車工業的發展和汽車的普及，道路交通安全形勢日趨嚴峻，行車安全已成為全世界最為關注的的公共安全問題之一。現在人們的生活越來越離不開汽車，人們對車輛的增值服務應用也提出了更高的要求。因此，車載自組織網絡的概念應運而生。車載自組織網絡是將移動自組織網絡技術應用在交通道路上，通過車輛與車輛、車輛與路邊單元（RSU）的相互通信來構成統一的無線通信網絡。

車載網絡采用IEEE802.11p作為底層協議來保證通信的可靠性。IEEE802.11p協議是從IEEE802.11協議基礎上修改而來的協議，針對高速移動環境中車輛與車輛、車輛與路邊單元之間的通信而提出的一種解決方案。IEEE1609.4標準作為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，在服務信道間隔上進行服務信息的交換。車載網絡中，車輛的高速移動性導致網絡拓撲變化快。通過分簇方法，將網絡按照一定的規則劃分成不同的簇，每個簇都會選擇一個簇頭，并對其所在的簇進行管理。但是這種分簇方法，車輛節點難免會產生碰撞問題。本論文針對基于IEEE1609.4標準的分簇網絡，提出一種解決兩簇時隙碰撞問題的方法。

2 幀結構

IEEE1609.4標準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信道間隔。由于我們使用TDMA方案，所有的車輛節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務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作時隙。沿著車輛行駛的方向，簇頭會選出一個位置穩定在簇內的前端的車輛節點作為協作節點，并將協作時隙分配給它。也就是說，該協作節點在一個控制信道間隔上接入兩個時隙。通過協作節點接入的協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CM1是簇頭1選擇的協作節點，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在協作時隙上廣播C1的時隙表，在這個時隙時所有節點必須切換到控制信道上來偵聽該時隙；（2）當CM6收到C1的時隙表后，將C1時隙表轉發給CH2，并告知協作節點已經收到時隙表；如果簇內其余成員也收到C1的時隙表后收到CM6轉發的C1的時隙表，自動刪除C1的時隙表；（3）CH2接收到CM6轉發的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，并轉發該時隙表給CM1；（5）CM1接收到CM6轉發的C2的時隙表后，轉發給簇頭，并釋放接入的協作時隙。

4 結語

本論文在IEEE1609.4標準的分簇網絡下，提出一種解決兩簇時隙碰撞問題的方法。簇頭選擇出一個協作節點，由協作節點接入到控制信道最后一個時隙并發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議中是我們未來工作的重點。

參 考 文 獻：

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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：車載網絡。