解析車載自組網的發(fā)展與應用情況
為了避免在隨機信道接入機制下的保留請求沖突,一種電路交換廣播連接(CSBC,circuit.switched broadcast channe1)被引入,它主要用來作為信令目的。如果在幀中沒有足夠的容量來支撐數據的發(fā)送,節(jié)點就可以利用CSBC來發(fā)送額外容量保留請求,如圖3所示。
4.2 接入方式
MAC層主要是完成無線資源分布式仲裁和管理的工作,其接入方式首先需要考慮的是一個公平性的問題,可以從兩個角度進行考慮:①從節(jié)點的角度出發(fā),力圖保證節(jié)點之間占用的信道帶寬相等。②從業(yè)務流的角度考慮,力圖保證業(yè)務流之間占用的信道帶寬相等。但是,不論從哪個角度考慮該問題,最終都歸結為如何在MAC協議中確保每個網絡節(jié)點的公平接入。
4.2.1 802.11DCF
目前,應用較為廣泛的自組網MA C 協議是IEEE 802.11DCFt2sl協議。該協議基于CSMA/CA,節(jié)點首先通過競爭進行 rS,CTS信息的交互,在此基礎上實現信道的分配,過程如圖4 所示。
802.11DCF協議在本質上是以較小的RTS,CTS分組的交互,分配較大的無線資源,從而提高無線資源的利用率。
圖中發(fā)送方在發(fā)送數據之前應先發(fā)控制幀RTS;如果接收方收到RTS,在SIFS時間后用控制幀CTS對RTS進行確認;發(fā)送方收到確認的CTS,在等待SIFS時間后發(fā)數據包;接收方收到數據包,在等待SIFS時間后用ACK確認;發(fā)送方收到ACK后,數據包發(fā)送完畢。
然而,802.11DCF協議是為支持分組突發(fā)業(yè)務而設計的,它不支持實時業(yè)務。另外,802.11DCF協議采用的時間隨機退避機制不適用于同步網絡。
而車載自組網對數據的實時性要求很高,適合采用基于預約方式的同步MAC協議,因此基于競爭方式的802.11DCF不太適合在車載自組網中應用。
4.2.2 RR—ALOHA
在車間通信中要求具備較多的是廣播特性,因此對MAC層的可靠性要求非常嚴格。目前,對無連接業(yè)務的可靠性保證研究不多,針對車載自組網的可靠廣播研究也很少,目前提出的方法有:在廣播中增加控制幀劃分路段轉發(fā)數據包等。為了實現上述的分布式接入策略,根據車載自組網的特點提出了一種新的隨機接入方式RR—ALOHA [ (reliable reservation AL OHA),該協議在R—ALOHA基礎上改進:
?、俳鉀Q了隱藏終端和暴露終端的問題;
?、?通過每幀周期廣播幀信息(FI,frame information),使所有的鄰節(jié)點都知道每一個時隙的信道使用狀況,從而使RR—AL OHA協議能夠在車載自組網中正確運行。FI是發(fā)送節(jié)點感知的前一幀的時隙狀態(tài)信息。RR—AL OHA 可以在不同的物理層標準下使用,尤其適合采用時隙結構的物理層。當有節(jié)點加入時,先偵聽一幀的時間,然后選擇一個空閑時隙發(fā)送一個分組,來預約這個時隙。如果鄰節(jié)點正確接收到了該分組,則在它的FI中標示出來。當新加入的節(jié)點從一幀時間內收到的所有FI中知道鄰節(jié)點都正確接受到分組時,即認為預約成功,從而將每幀的該時隙作為它的基本信道(BC,base channe1),直到節(jié)點離開網絡,在這期間其他節(jié)點不能訪問該時隙。其中,BC 信道用于傳送FI、其他信令信息和承載有效載荷。在每一幀中,節(jié)點都必須在自己的BC中發(fā)送FI信息,并根據鄰節(jié)點的FI和自己的信道使用情況及時更新FI信息。當BC信道提供的帶寬不能滿足業(yè)務的要求時,節(jié)點可以通過預約附加信道的方式占用其他空閑信道,以滿足業(yè)務要求。如果是點對點通信,節(jié)點還可以預約點對點(P2P,point—to—point)信道進行傳送,以實現相鄰一跳群中的時隙復用,提高信道的利用率。圖5顯示了節(jié)點交換FI信息的示例。
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