專利名稱：車輛自組織網(wǎng)絡中的節(jié)點的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及自組織(Ad-Hoc)移動網(wǎng)絡，更具體地涉及車載移動自組織網(wǎng)絡中消 息的擁塞控制、準入控制和重播控制。
背景技術：
在使用協(xié)議棧的節(jié)點組成的常規(guī)無線網(wǎng)絡中，網(wǎng)際協(xié)議(IP)消息800(見圖8)在 應用層、傳輸控制協(xié)議(TCP)層、網(wǎng)絡層、鏈路層、媒體訪問控制(MAC)層和物理(PHY)層之 間傳送。傳出消息從上往下傳送，傳入消息從下往上傳送。TCP層用于端對端的擁塞控制。TCP層依賴于消息確認進行速率管理。如IEEE 802. 11標準所規(guī)定的，MAC層使用載波偵聽多點接入(CSMA)和隨機退避 (back-off)來控制到物理層的接入。如果兩個或更多個節(jié)點同時發(fā)送消息，會發(fā)生沖突以 致于消息不能被解碼。網(wǎng)絡的性能(如吞吐量、錯誤率和延遲)取決于沖突率?？梢詫⒐?jié)點嵌入到車輛中以散布與車輛環(huán)境相關的信息。與車載環(huán)境中的無線接 入(WAVE)相關的IEEE P1609標準規(guī)定了 WAVE協(xié)議棧。在車載網(wǎng)絡中，定義了多個優(yōu)先級級別。應當以低的等待時間向所有附近車輛和 路邊基礎設施發(fā)送時間敏感短消息(SM)900，見圖9。作為示例，汽車工程師協(xié)會(SAE)定 義了一組安全關鍵短消息，如碰撞逼近通知(crash-pending notification)和緊急制動 (hard braking)，僅允許最多10毫秒的等待時間。在需要在相對較短的時間間隔內(nèi)傳輸大 量消息的擁塞網(wǎng)絡中，該標準不能被滿足。在單播和廣播網(wǎng)絡中，增強的分布式協(xié)調(diào)功能(EDCF)支持在MAC層對不同的接入 分類(AC)的不同的接入優(yōu)先級。高優(yōu)先級AC獲得更短的傳輸?shù)却龝r間和更高的吞吐量。Romdhani 等人(參見"Adaptive EDCF enhanced service differentiation for IEEE 802. 11 wireless ad-hoc networks", ^c^fflff^ (Wireless Communication and Networking)，2003年3月20日)描述了消息沖突率、消息傳送延遲和介質使用率。沖 突率和延遲作為無線網(wǎng)絡中總負載的函數(shù)而增加。Yang 等人描述了消息率減少過程(參見 “vehicle-to-vehicle communicaion protocol for cooperative collision warning，，，Mobile and Ubiquitous :Networking and Services，2004)。該過程對各車輛生成警報消息的消息率進行控制以在密集車載網(wǎng)絡 中實現(xiàn)低的等待時間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實施方式提供了一種車載自組織網(wǎng)絡(VANET)的擁塞控制協(xié)議。該擁塞 控制協(xié)議針對傳入消息和傳出消息提取并存儲本地網(wǎng)絡信息，即節(jié)點密度和總數(shù)據(jù)速率、 相鄰節(jié)點信息、成功和失敗接收的數(shù)量。擁塞控制協(xié)議還跟蹤節(jié)點狀態(tài)。本地節(jié)點是在通 信范圍內(nèi)的那些節(jié)點。根據(jù)本地網(wǎng)絡信息和所述狀態(tài)，該協(xié)議對短消息(SM)進行擁塞控制、準入控制和重播控制操作，即該層暫時性地將短消息存儲在緩沖器中，在層之間傳送這些消息、引入延 遲、刪除消息和改變傳輸參數(shù)。


圖1為根據(jù)本發(fā)明實施方式的車載網(wǎng)絡的示意圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明實施方式的協(xié)議棧的框圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明實施方式的在擁塞控制層的操作框圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明實施方式的周期性更新消息的框圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明實施方式的警報消息的框圖；圖6A為根據(jù)本發(fā)明實施方式的處理傳入消息的流程圖；圖6B為根據(jù)本發(fā)明實施方式的密度估計的流程圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明實施方式的處理傳出消息的流程圖；圖8為網(wǎng)際協(xié)議(IP)消息的框圖；以及
圖9為時間敏感短消息(SM)的框圖。
具體實施例方式車載網(wǎng)絡如圖1所示，本發(fā)明實施方式提供了一種對節(jié)點101組成的車載自組織網(wǎng)絡 (VANET) 100中的消息102的擁塞控制。各節(jié)點包括處理器105和收發(fā)機106(即發(fā)射機和 接收機)。因此，在本說明書中，術語節(jié)點和車輛是可互換使用的。由于節(jié)點在車輛中，當 車輛進入和離開時，網(wǎng)絡是自組織的(ad-hoc)并且是移動的。節(jié)點在信道103上收發(fā)消息 102。應當理解，可以根據(jù)網(wǎng)絡的設計和消息的長度將消息作為一個或更多個分組進行發(fā) 送。網(wǎng)絡還可以包括用于與緊急響應機構進行通信的基礎設施節(jié)點104。如本領域所知，處 理器可以包括存儲器和輸入/輸出接口。本文的擁塞控制對進入網(wǎng)絡100的消息102進行管理，以防止通信信道103的 超額訂購。通常，節(jié)點的擁塞控制層獲得優(yōu)化的全網(wǎng)絡速率分配(network-wide rate allocation) 0 一種優(yōu)化的速率分配為
權利要求
1.一種車輛自組織網(wǎng)絡中的節(jié)點，其中所述節(jié)點被設置在所述車輛中，其中所述節(jié)點 包括發(fā)射機、接收機和用于執(zhí)行協(xié)議棧的步驟的處理器，所述協(xié)議棧包括應用層；鏈路層；以及被設置在所述應用層和所述鏈路層之間的擁塞控制層，其中所述擁塞控制層被配置為 在所述應用層和所述鏈路層之間傳送短消息，其中所述短消息是根據(jù)所述車輛自組織網(wǎng)絡 的標準來定義的，并且其中所述擁塞控制層對所述短消息的全網(wǎng)絡速率分配進行優(yōu)化。
2.根據(jù)權利要求1所述的節(jié)點，其中所述短消息被廣播。
3.根據(jù)權利要求1所述的節(jié)點，其中所述協(xié)議棧還包括物理層；以及短消息層，所述短消息層設置在所述擁塞控制層和所述物理層之間，其中所述短消息 層使所述節(jié)點能夠針對所述短消息直接控制所述物理層的特性。
4.根據(jù)權利要求3所述的節(jié)點，其中所述特性包括信道號、數(shù)據(jù)速率、發(fā)送功率水平 和供應商業(yè)務標識符。
5.根據(jù)權利要求2所述的節(jié)點，其中所述廣播的短消息的接收機不對所述短消息進行 確認。
6.根據(jù)權利要求1所述的節(jié)點，其中所述短消息包括車輛的位置、速度、加速度和制動 條件。
7.根據(jù)權利要求1所述的節(jié)點，其中所述擁塞控制層還包括用于存儲所述節(jié)點的狀態(tài)的裝置；本地網(wǎng)絡信息數(shù)據(jù)庫；以及被配置用于存儲所述短消息的緩沖器。
8.根據(jù)權利要求7所述的節(jié)點，其中在預定時間間隔之后，從所述緩沖器中刪除所述短消息。
9.根據(jù)權利要求1所述的節(jié)點，其中所述短消息為更新消息。
10.根據(jù)權利要求1所述的節(jié)點，其中所述短消息為警報消息。
11.根據(jù)權利要求1所述的節(jié)點，其中重復的傳入短消息被刪除。
12.根據(jù)權利要求1所述的節(jié)點，其中所述擁塞控制層確定本地密度，其中所述本地密 度取決于相鄰車輛的數(shù)量和所述相鄰車輛所使用的數(shù)據(jù)速率。
13.根據(jù)權利要求7所述的節(jié)點，其中當傳出消息速率高于優(yōu)化速率時，將所述短消息 存儲在所述緩沖器中。
14.根據(jù)權利要求13所述的節(jié)點，其中根據(jù)所述優(yōu)化速率和所述短消息的優(yōu)先級將所 述緩沖器中的短消息傳送到所述短消息層。
15.根據(jù)權利要求12所述的節(jié)點，其中所述本地密度由傳入短消息和傳出短消息以及 在所述節(jié)點處的短消息的無接收、成功接收和失敗接收的概率來確定。
16.根據(jù)權利要求1所述的節(jié)點，其中分組的無接收、成功接收和失敗接收的數(shù)量從所 述鏈路層發(fā)送到所述擁塞控制層。
全文摘要
本發(fā)明涉及車輛自組織網(wǎng)絡中的節(jié)點。在車輛自組織網(wǎng)絡(VANET)中，收發(fā)機節(jié)點被設置在車輛中。該節(jié)點包括協(xié)議棧，該協(xié)議棧包括應用層、鏈路層以及被設置在應用層和鏈路層之間的擁塞控制層。該擁塞控制層在應用層和鏈路層之間傳送短消息。所述短消息是根據(jù)VANET標準定義的，并且擁塞控制層對短消息的全網(wǎng)絡速率分配進行優(yōu)化。
文檔編號H04W28/02GK101998284SQ20101025900
公開日2011年3月30日 申請日期2010年8月19日 優(yōu)先權日2009年8月19日
發(fā)明者葉飛, 齋藤正史, 菲利普·V·奧爾利克, 雷蒙德·伊姆 申請人:三菱電機株式會社