车载自组织网络.ppt

,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,Click to edit Master title style,-Qing Wang,等，,IEEE INFOCOM,2010,基于,IEEE1609.4,标准的车载,Ad Hoc,网络,增强型多信道,MAC,协议,学生姓名：朱丹丹,指导老师：朱东弼,目 录,结论,模型分析,DCF,机制,增强型多信道,MAC,方案,研究背景及研究现状,研究背景,道路交通安全形势日趋严峻,增值服务应用需求,远程办公,车载娱乐,实时导航,交通事故频繁,城市道路拥堵,研究背景,车载自组织网络,（,Vehicular Ad Hoc network,，,VANET,）,通过车与车、车与路边节点的相互通信来构成,统一的无线通信网络。,图,1,.,车路通信,图,2.,车间通信,研究现状,VANET,主要特点,：,车辆的高速移动性导致网络拓扑变化快，路径寿命段，,这就需要有效的路由算法支持。,基于交通安全应用的实时性和可靠性，而无线信道质量,不稳定，且受环境影响较大，需要对原有无线通信协议,进行改进，提高服务质量。,VANET,的网络管理涉及面较广，需要相应的机制来解决,节点定位和地址自动配置的等为题。,研究现状,VENET,MAC,协议的相关研究,一个控制信道,(CCH),VANET,的多信道,MAC,默认标准：,IEEE1609.4,信道访问时间被分为固定长度为,100ms,的同步,时隙，包含,50ms,的,CCH,时隙和,50ms,的,SCH,时隙,-,多个服务信道,(SCHs),研究现状,IEEE1609.4,多信道协议，又称,WAVE,（,Wireless Access in Vehicular Environment,）协议,缺点：,WAVE MAC,协议的实时和高吞吐量性能较弱。,1.,在密集的车流环境下，,50ms,的,CCH,时隙不能,保证安全信息的传送。,2.,若节点稀疏，则将浪费,CCH,时隙。,增强型多信道,MAC,方案,本文提出了一种新颖的可变,CCH,时隙多信道,MAC,机制来增强,IEEE1609.4,的功能。,2.,CCH,和,SCHs,的可变时隙能提高饱和状态下,SCHs,的吞吐量，同时又确保,CCH,的安全信息传送。,1.CCH,时隙进一步被分成了安全时隙和,WSA,时隙,3.,多信道协调机制通过,CCH,上的竞争访问来实现,SCHs,的无竞争访问。,主要特点：,增强型多信道,MAC,方案,图,3.VCI,多信道,MAC,方案模型,UTC Second,SCHs,V,C,I,W,S,A,R,F,S,A,C,K,A,C,K,W,S,A,W,S,A,Service,Data,A,C,K,Service,Data,A,C,K,CCH,安全信息,保护时隙,安全时隙,T,sa,WSA,时隙,T,wsa,CCH,时隙,T,cch,SCH,时隙,(100 T,cch,),同步时隙,T,total,SIFS,SIFS,AIFS,SIFS,SIFS,节点,N,i,节点,N,j,VCI,：可变,CCH,时隙帧，帧中包含,T,cch,的值。,RFS,：服务请求帧,；,ACK,：确认帧,；,WSA,：,WAVE,服务信息帧，内含提供服务者的,ID,和,SCH,序号,。,T,sa,=k,n10,3,/B,cch,DCF,机制,DCF,定义：,DCF,（分布式协调功能）是一种基于,CSMA/CA(,载波侦听,/,冲突避免,),的随,机接入协议，采用二进制指数退避来,避免可能的传输冲突。,CCH,上的竞争访问由,DCF,机制实现。,DCF,机制,基本访问方式,当节点需要发送数据时，它首先检测信道是否空闲。,若信道持续空闲时间达到,DIFS,（,DCF,帧间隔），则节点,开始发送数据；,若信道忙，节点继续检测信道；,当信道由忙变为空闲且持续时达到,DIFS,，节点进行退避。,DCF,机制,设当前的竞争窗口大小为,W,0,，节点首先在,0,W,0,-1,内等概率的选择一个数设置为退避计数器的值。,1,一个时隙内，若信道空闲，则退避计数器的值减一；若信道忙，则退避计数值处于“,frozen”,状态，直到信道再次空闲。退避计数器的值减少到零时，节点开始发送数据包。,2,如果某一时隙只有一个节点发送数据，则接入成功,(Tx),，否则发生碰撞接入失败，此时竞争窗口将增大一倍，即,W,1,=2W,0,。设,m,为最高退避阶，则可知最大竞争窗口大小为,W,m,=,2,m,W,0,。,3,退避过程,DCF,机制,6,5,4,3,2,1,0,Tx,节点,a,节点,c,节点,b,DIFS,DIFS,DIFS,11,10,9,8,7,6,5,15,14,13,12,11,10,9,frozen,frozen,DIFS,DIFS,DIFS,4,3,2,1,0,4,3,2,1,0,8,7,6,5,4,碰撞,碰撞,frozen,DIFS,DIFS,DIFS,CW=7,，,BO=7,CW=7,，,BO=5,CW=31,，,BO=16,CW=15,，,BO=11,CW=15,，,BO=12,10,9,8,7,8,7,6,5,3,2,1,0,Tx,frozen,frozen,CW=31,，,BO=9,图,4.,二进制指数退避过程,三个节点,a,、,b,、,c,互相竞争信道时的退避过程,;,CW,：当前退避阶的窗口大小,BO,：退避计数器随机选择的初始值。,模型分析,假设在每一个同步时隙内所有节点总是有一个,WSA/RFS,帧,发送（饱和状态），且至少一个节点对其作出回应。,T,cch,的最优值,CCH,上的预约成功的帧数量,=,SCHs,上的发送帧数量,为了到达上述目标，文中提出了一个马尔科夫链模型，,它可以求得任意时隙内节点传送一个,WSA/RFS,帧的概,率,和碰撞概率,p,。,模型分析,图,5.WSA,或,RFS,数据包传送的马尔科夫链模型,马尔科夫链模型,p=1-(1-,),n-1,0 p,1.,=2(1-p)(1-2 p)/(1-2 p),2,+W,0,1-,p-p(2 p),m,0,1,.,0,0,0,1,0,W0-1,0,W,0,-2,0,2,m,0,m,1,m,W0-1,m,W,0,-2,m,2,1-p,1-p,1-p,1-p,1-p,1-p,p,p,p,p,p,p,p,p,1-p,1-p,1-p,1-p,p/W,m,p/W,m,(1-p)/W,0,(1-p)/W,0,p/W,m,p/W,m,模型分析,设,X,为节点开始竞争,CCH,到一个预留帧成功的时间。,EX=T,idle,p,idle,/p,suc,+T,col,p,col,/p,suc,+T,suc,.,p,idle,=(1-,),n,;,p,suc,=n,(1-,),n-1,;,p,col,=1-p,idle,-p,suc,.,T,idle,=,一个时隙时间,;,T,WSA,=T,RFS,;,T,suc,=T,col,=T,WSA,+T,SIFS,+T,ACK,+T,AIFS,.,则在一个给定的时隙内,模型分析,其中，,T,data,=T,H,+T,E,+T,SIFS,+T,ACK,+T,DIFS,T,wsa,=(T,total,-T,sa,),/(,+1),T,total,=T,sa,+T,wsa,+T,sch,=T,wsa,/T,sch,，,其中，,N,sch,为,SCH,信道的数量,结 论,作者参考,IEEE802.11p,中的参数对系统进行,性能评估。,随着数据包的长度变大，,最优,T,cch,的值变小。,1.,不同数据包长度时的最优,CCH,时隙值,结 论,2.,不同数据包长度时饱和状态下,SCHs,的,吞吐量,VCI MAC,的计算结果,与仿真结果相吻合，,与,WAVE MAC,协议,相比，,SCHs,的吞吐量,明显提高。,Thank You!,