CN103686843A - Vanet中联合调整物理载波侦听范围与最小竞争窗口的拥塞控制方案 - Google Patents

Abstract

本发明针对车辆密度变化较快的车载自组织网络MAC层广播的可扩展性问题，提出一种基于安全范围的载波侦听随机退避方案（Safe Range Carrier Sense Random Back-off，SR-CSRB），通过将车联网的特性考虑在内，对物理载波侦听机制和原始退避算法进行了改进，以增加一跳邻节点范围内信标消息广播接收率为目的，提出一种安全范围内的载波侦听随机退避机制（SR-CSRB），SR-CSRB改变了传统的物理载波侦听机制，通过引入控制碰撞的概念，减少了近邻节点同时传输消息的概率，并且利用捕获效应提高了近邻节点的广播接收率，仿真结果也表明这种新的信道接入机制相对于传统的CSMA具有明显的优越性。

Description

VANET中联合调整物理载波侦听范围与最小竞争窗口的拥塞控制方案

技术领域

本发明属于智能交通领域，具体涉及智能交通中信息传播领域。

背景技术

车辆与车辆之间的通信是作为未来智能交通系统一个很重要的因素而出现的，尤其是考虑到加强道路安全方面。VANET将允许快速的安全消息分发，增加司机对于视线外交通状态的认知。在欧洲和美国，5.9GHz的频谱已经分配用来进行车辆通信。在IEEE 802.11产品的基础上，IEEE 802.11任务组p在2010年发布了一个修订版，这个版本是专门为车联网环境下的无线接入（WAVE）所制定的标准。尽管IEEE 802.11p协议考虑到了VANET中诸如车辆间相对速度过高和连接的持续时间较短等特点，但是车载网络中的其它要求在该协议中并没有体现。因此，现在所需要关注的最重要的问题是在移动速度较高和车辆密度较大的条件下802.11p协议的MAC层拥塞控制问题。

在MAC层拥塞控制问题上，车载网的相关研究者进行了大量的工作，主要可以分为以下三类：第一类将重点放在数据速率的调整上。尽管这一方法在理论上是可行的，但是在实际的车载网络中受到了严峻的挑战。F.Bai等人在[F.Bai,D.Stancil,H.Krishnan Toward Understanding Characteristics of DedicatedShort Range Communication(DSRC)From a Perspective of Vehicular NetworkEngineers,Proceedings of the ACM Annual International Conference onMobile Computing and Networking(MOBICOM 2010),pp.329-340,Chicago,September 2010]中通过一系列的实验研究指出QPSK是唯一一种适合在车载网中使用的数据速率调制方法；第二类将重点放在功率调整上。M.Torrent-Moreno等人在[M.Torrent-Moreno,J.Mittag,P.Santi,H.Hartenstein,Vehicle-to-Vehicle Communication:Fair Transmit Power Control forSafety-Critical Information,IEEE Transactions on Vehicular Technology,vol.58,no.7,pp.3684-3703,September 2009]中广泛研究了VANET中拥塞控制环境下传输功率的影响，并且提出了一系列重要的动态调整功率机制，目标是在高密度的车载网络环境下能够利用较少的功率进行信息传输。但是为了能够增加邻节点的消息接收概率，需要减少安全消息的覆盖范围，而安全消息都有明确的覆盖范围要求，因此，功率控制不能一直解决拥塞问题，尤其是在波动的信道条件下需要有特定的功率门限值；第三类是将重点放在最小竞争窗口和物理载波侦听调整上，这也是本发明研究的重点所在。R.Stanica等人在[R.Stanica,E.Chaput,A.-L.Beylot,Enhancements of IEEE 802.11p Protocol for Access Controlon a VANET Control Channel,Proceedings of the IEEE InternationalConference on Communications(ICC 2011),pp.1-5,Kyoto,June 2011]中分析了最小竞争窗口对于V2V安全通信的影响，分析结果表明：应该改变当前标准中的最小竞争窗口值和退避机制来保证安全消息的传输。文献[Y.Yang,J.Hou,L.Kung,Modeling the Effect of Transmit Power and Physical Carrier Sensein Multi-Hop Wireless Networks,Proceedings of the IEEE AnnualInternational Conference on Computer Communications(INFOCOM 2007),pp.2331-2335,Anchorage,May 2007]指出物理载波侦听在VANET的研究领域被忽视了，并且指出在WLAN中最优的载波侦听机制应该能够保证隐藏终端和暴露终端之间的均衡。然而在VANET的CCH信道上所有消息都是以广播的方式发送的，因此在CCH上不存在暴露终端。

众所周知，IEEE 802.11DCF在处理大量的竞争站点尤其是在有隐藏终端存在的情况下有效性并不高，而VANET中的安全性广播对于隐藏终端问题却十分敏感，并且在CCH上传输的都是和安全相关的广播消息，因此如何保证在车载网的CCH信道上进行有效的广播消息传输是未来智能交通发展亟需解决的问题。

针对IEEE 802.11p MAC层的可扩展性问题，研究VANET的组织进行了各种各样的处理。文献[M.Torrent-Moreno,J.Mittag,P.Santi,H.Hartenstein,Vehicle-to-Vehicle Communication:Fair Transmit Power Control forSafety-Critical Information,IEEE Transactions on Vehicular Technology,vol.58,no.7,pp.3684-3703,September 2009]采取了一种分布式的传输功率控制方法（D-FPAV）来保证节点间传输信号的公平性。D-FPAV具体算法为：1.节点通过统计周围车辆的地理位置来估算出一个最大的共同传输功率，然后将该功率传输给周围的所有车辆，并存储从周围节点收到的最大共同功率值。2.节点比较自己计算出的最大共同传输功率和从周围节点收到的最大功率值，取二者中较小者作为自己的传输功率。

在文献[M.Torrent-Moreno,J.Mittag,P.Santi,H.Hartenstein,Vehicle-to-Vehicle Communication:Fair Transmit Power Control forSafety-Critical Information,IEEE Transactions on Vehicular Technology,vol.58,no.7,pp.3684-3703,September 2009]提出的方案中，当由于信道竞争激烈而使节点接入信道变得困难时，节点就通过降低自身的传输功率来减少由于消息传输而造成的干扰范围。然而，802.11p标准对于信标消息的最小功率有非常严格的限制，因此不能够一味降低传输功率来减少干扰，提高信标消息的接收率。

文献[van Eenennaam E M,Karagiannis G,Heijenk G J.Towards scalablebeaconing in VANETs[J].2010.]中提出通过改变信标消息的生成速率来增加信标消息的广播接收率。文中提出了五种信标消息生成速率的方法。其中的三种方法为：1.简单计时器法：设计时器的大小为τ，每当消息过期时就重置τ的值，τ即为信标消息的生成速率；2.抖动计时器法：τ在之间取值，其中k为信标消息的生成速率；3.地理位置信标生成法：根据GPS导航决定信标消息的生成速率。提高信标消息的数据速率能够减少由于隐藏终端带来的碰撞概率，达到提高信标消息广播接收率的目的。

在文献[van Eenennaam E M,Karagiannis G,Heijenk G J.Towards scalablebeaconing in VANETs[J].2010.]提出的方案中，接收端为了能够以高数据速率顺利的接收信标消息，需要有一个更高的信噪比。在这种情况下，由于接收端的干扰，发送端发出的信标消息的覆盖范围也会被减少。因此，控制数据速率与控制传输功率一样都是受限的。

发明内容

发明目的：本发明针对车辆密度变化较快的车载自组织网络MAC层广播的可扩展性问题，提出一种基于安全范围的载波侦听随机退避方案（Safe RangeCarrier Sense Random Back-off，SR-CSRB），通过将车联网的特性考虑在内，对物理载波侦听机制和原始退避算法进行了改进，以增加安全范围内的广播接收概率、减少相邻位置车辆消息的更新时延。

技术方案：

在本发明中，针对VANET中CCH上信标消息广播接收率过低的问题，通过建模得出由于隐藏终端而产生的丢包率和由于安全范围的节点同时传输而造成的丢包率的相对大小关系，得出安全范围内的消息同时传输才是造成丢包的主要因素的结论，并根据此结论提出一种安全范围内的载波侦听随机退避机制，仿真表明本发明提出的这种机制能够明显提高VANET中信标消息的广播接收率。

在车载自组织网络中，每个节点都会周期性的传播信标消息，或者叫做合作性提醒消息（CAM），用来和邻居车辆共享位置，速度，和其它与安全相关的信息。在周期性消息之外的需要被提醒的消息采取第二种安全性消息提醒架构（又叫做分布式环境警告，DEN）。CAM和DEN对于周边的所有节点来说都是有用的，因此它们采取广播的方式进行传送，并且不允许使用RTS/CTS等控制消息。

IEEE 802.11p是一个覆盖范围相对较大的协议标准，因此，安全消息对于邻近节点来说更加宝贵。故在本发明中我们不将重点放在整个协议标准覆盖范围内的信标消息的可靠性上，而仅仅考虑安全范围内的信标消息的可靠性。此外，由于安全性应用的特性，我们对传统的网络衡量指标诸如吞吐量和MAC层时延不感兴趣，我们只将重点放在信标的广播接收率上。

信噪比及两种碰撞概率

A．信噪比

如图1所示，节点M发送消息的初始功率为P_ms，到达距离为SF_r（安全距离）的节点N时，它的功率变为P_vr，则：

$P_{\mathrm{vr}}=P_{\mathrm{ms}}/{\mathrm{SF}}_r^{\mathrm{\θ}}---\left(1\right)$

其中θ指的是无线传输模型中的路径损耗指数，通常它的值在2到4之间。如果我们考虑每一次的传输都能够被发送节点载波侦听范围（CS_r）内的所有节点感应到，那么处于M载波侦听范围边界节点处的噪声对节点N的干扰最大，干扰值为：

P_vi＝P_i/(CS_r-SF_r)^θ    (2)

其中P_i为M载波侦听范围边界节点发出的功率值。故在节点N处的信噪比SNR为：

$\mathrm{SNR}=\frac{P_{\mathrm{ms}}}{P_i}{(X-1)}^{\mathrm{\θ}}---\left(3\right)$

其中

是载波侦听范围与安全范围的比值。为了能够利用捕获效应对消息进行正确的解码，SNR值要大于载波侦听门限值β。

将噪声的功率减少P_iε为SNR带来的增益为：

$G_{P_{\mathrm{i\ϵ}}}=P_i/(P_i-P_{\mathrm{i\ϵ}})---\left(4\right)$

而将载波侦听门限从CS_r减小CS_ε为SNR所带来的增益为：

$G_{{\mathrm{CS}}_r}=\frac{{[X{\left(\frac{{\mathrm{CS}}_r}{{\mathrm{CS}}_r-{\mathrm{CS}}_{\mathrm{\ϵ}}}\right)}^{\frac{1}{\mathrm{\θ}}}-1]}^{\mathrm{\θ}}}{{(X-1)}^{\mathrm{\θ}}}---\left(5\right)$

易证明，改变载波侦听门限对改变发送功率带来的增益要大得多。

B．两种碰撞概率

必须考虑这样一个事实：某辆车对另一辆车的干扰实际上是该辆车在发送自身的安全消息。尽管减少传输功率能够为同时占用信道的其它节点带来效益，而对于采取这一行为的车辆本身却是有害的。另一方面，较大的载波侦听门限会增加竞争信道的邻节点数目，从而增加碰撞概率和感应到信道繁忙的概率，后者又会增加信标消息过期的概率。

假设信标消息的周期包含N_τ个时隙，并且在这N_τ个时隙中，有N_b个时隙节点N感应到信道是繁忙的。那么在车辆N看来，信道繁忙的概率P_b就为：

$P_b=\frac{N_b}{N_{\mathrm{\τ}}}---\left(6\right)$

E[N_b]可以表示如下：

$E\left[N_b\right]=E\left[n_c\right]N_s-E\left[n_c\right]P_{\exp }{N}_s-E\left[n_c\right]P_{\mathrm{col}}\frac{E\left[N_{\mathrm{col}}\right]}{E\left[n_i\right]}---\left(7\right)$

其中n_c为节点N感应到的站点数，P_exp为信标消息过期的概率，P_col为信标消息碰撞的概率，N_s为一个信标消息所占据的时隙数，N_col为碰撞消息所占据的时隙数，n_i为产生碰撞的总消息数。

在节点N处产生碰撞的情况有两种：第一种情况下，碰撞发生在两个互在载波侦听范围内的节点处（碰撞的概率是P_cs），我们将这种情况下的碰撞定义为α类碰撞。α类碰撞只有在两个节点同时传输数据时才能够产生，碰撞持续的时间等于信标的时隙数N_s；第二种碰撞又叫做β类碰撞，指的是碰撞站点间互为隐藏终端，通过在节点N处以概率P_ch进行消息的叠加产生的碰撞，碰撞的时隙数在1到N_s之间服从均匀分布。值得注意的是，在本发明所提出的模型中，产生消息碰撞并不一定会带来丢包，可以通过捕获效应或者其它先进的解码技术得到正确的消息。

可以通过图1理解这两种碰撞概率的重要性，定义C_N为能够被节点N感应到的所有节点的集合。它的定义公式为：

C_N＝{n_i|d(n_i,N)≤CS_r}    (8)

并且有|C_N|＝n_c。选择一个车辆M∈C_N，定义C_Ms为能够同时被节点N和M感应到的节点集合(C_Ms＝C_N∩C_M)，而C_Mh被定义为能够被N感应到，而不能够被M感应到的节点的集合(C_Mh＝C_N\C_M)。在单一载波侦听门限假设的条件下，并且利用|C_Ms|＝n_ms和|C_Mh|＝n_mh。节点M传输一个信标消息而不会在节点N处产生β类碰撞的概率为（已知C_Mh内有i个节点）：

$P_{\mathrm{no\β}|i}=\left(P_{\mathrm{no\β}}\right|n_{\mathrm{mh}}=i)={\mathrm{\Σ}}_{K=0}^{N_{\mathrm{\τ}}-1}{P}_k{(1-P_K)}^{i(2N_s-1)}---\left(9\right)$

其中P_K＝(1-P_exp)/N_τ。β类碰撞只会在两个互为隐藏终端的节点上。

同理，α类碰撞发生的概率为：

$P_{\mathrm{no\α}|q}=\left(P_{\mathrm{no\α}}\right|n_{\mathrm{ms}}=q)={\mathrm{\Σ}}_{K=0}^{N_{\mathrm{\τ}}-1}{P}_K{(1-P_K)}^q---\left(10\right)$

假设M和N之间的距离为r，-CS_r＜r＜CS_r，并且车辆是均匀分布在载波侦听范围内的，那么节点N属于C_Wh的概率P_r可以表示为：

$P_r=\frac{\left|r\right|}{2C{S}_r}---\left(11\right)$

在已知r的条件下，n_mh＝i的概率为：

$P_{i|r}=P(n_{\mathrm{mh}}=i|r)=\left(\begin{array}{c}{n}_c-1\\ i\end{array}\right){P_r}^i{(1-P_r)}^{n_c-i-1}---\left(12\right)$

结合公式(9)，(12)有：

$P_{\mathrm{no\β}}={\∫}_0^{{\mathrm{CS}}_r}{\mathrm{\Σ}}_{i=0}^{n_c-1}\frac{1}{{\mathrm{CS}}_r}{P}_{\mathrm{no\β}|i}{P}_{i|r}\mathrm{dr}---\left(13\right)$

将公式(11)带入(13)，最后通过积分得：

$P_{\mathrm{no\β}}=\frac{\frac{{2N}_{\mathrm{\τ}}{P}_K}{n_c}}{1-{(1-P_K)}^{2N_s-1}}[1-{\left(\frac{1+{(1-P_K)}^{2N_s-1}}{2}\right)}^{n_c}]---\left(14\right)$

同理，不发生α类碰撞的概率为：

$P_{\mathrm{no\α}}=\frac{{2N}_{\mathrm{\τ}}}{n_c}[{(1-\frac{P_K}{2})}^{n_c}-{(1-P_K)}^{n_c}]---\left(15\right)$

为了计算P_K，我们需要计算信标消息的过期概率P_exp。信标消息过期需要满足两个条件：首先，当信标消息经过网络层的时候，站点发现信道是繁忙的，这就会触发退避计时器退避（这里假设为b个时隙），然后，信标消息过期的条件为，在下一个信标周期内，节点感应到的空闲时隙数少于b个。后一个事件发生的概率可以表达为：

$P_{\mathrm{idle}}\left(b\right)={\mathrm{\Σ}}_{j=0}^{b-1}\left(\begin{array}{c}{N}_{\mathrm{\τ}}\\ j\end{array}\right){(1-P_b)}^j{P_b}^{N_{\mathrm{\τ}}-j}---\left(16\right)$

最后，退避值是在0到W₀间均匀取值的，那么我们有：

$P_{\exp }=P_b{\mathrm{\Σ}}_{b=1}^{W_0}\frac{1}{W_0}{P}_{\mathrm{idle}}\left(b\right)---\left(17\right)$

本发明关注的是安全范围内的信标消息碰撞率，在计算P_noα和P_noβ时将积分上限由CS_r换成SF_r便可。利用此方法计算出安全范围内的α类和β类碰撞概率分别为：

$P_{\mathrm{srs}}=1-\frac{{2N}_{\mathrm{\τ}}X}{n_c}[{(1-P_K+\frac{P_K}{2X})}^{n_c}-{(1-P_K)}^{n_c}]---\left(18\right)$

$P_{\mathrm{srh}}=1-\frac{\frac{{2N}_{\mathrm{\τ}}{P}_{K}X}{n_c}}{1-{(1-P_K)}^{2N_s-1}}[1-{\left(\frac{2X-1+{(1-P_K)}^{2N_s-1}}{2X}\right)}^{n_c}]---\left(19\right)$

为了比较两种碰撞概率的大小关系，本发明通过将参数赋合理值，再利用Matlab作图进行比较，如图2和图3所示。设数据速率为6Mb/s，信标大小为500B，在一个为期为100ms的信标周期内最多可以传输150个信标消息，每个信标的大小为10个时隙，n_c的取值为50到250之间的值，节点载波侦听范围为1km而安全范围为100m。通过画图比较可知，VANET中大部分丢失的信标消息都是来自于安全范围内由于α类碰撞所导致的，而不是由于隐藏终端所造成的后果。

Reverse-BEB最小竞争窗口调整

由于VANET中信标消息都是以广播的方式进行传输的，而广播通信没有ACK，因此采取退避机制时不能简单的采用IEEE 802.11协议中规定的BEB算法。考虑到信标消息都具有生命周期，在本发明中我们采取一种新的退避算法Reverse-BEB进行碰撞消息的退避。

Reverse-BEB算法过程为：初始进入退避阶段时将最小竞争窗口值设置得相对较大，节点每经历一次信标消息过期就将最小竞争窗口值减半，直到达到协议规定的最小值为止，而每当有消息成功传输时就将最小竞争窗口值恢复为初始值。

Reverse-BEB算法在VANET中有一些非常好的特性：首先，它可以通过降低两个退避计时器在同一个时隙达到零的概率来减小碰撞消息的数目；其次，它能够为连续经历过多次过期消息的车辆节点提供高优先级接入信道，从而达到减轻“鬼节点”的目的；再次，它还能够为拥有紧急消息需要传输的车辆提供优先传输消息的机会。

安全范围内的载波侦听随机退避机制（SR-CSRB）

由上面的分析可知，安全范围内的信标消息接收率对整个VANET中信标消息的接收率有重要影响。因此，在这一部分我们提出一种基于安全范围内的载波侦听随机退避机制（SR-CSRB）。

SR-CSRB与经典的载波侦听多址访问（CSMA）过程类似。当一个消息到达MAC层准备传输时，节点开始对信道状态进行检测。如果当前信道是空闲的，那么就立即传输该消息。它与CSMA的不同之处在于：当检测到信道上有其它节点在活动时，CSMA会导致一个自发的退避过程，而SR-CSRB则会引入一个中间过程。这个中间过程为：1，节点N判断当前正在占据信道节点M的位置，若N和M共同安全范围内有节点，则认为当前信道繁忙，节点继续侦听信道直到N和M的共同安全范围内没有节点，开始进入退避阶段。否则2，N计算自己发送信号对M安全范围边界信号的干扰，若干扰小于一定门限值，则认为信道空闲，可以发数据。

在退避阶段也利用了同样的概念。当利用CSMA时，任何感应到的传输都会阻止退避计数器的退避，而当信道空闲时，退避计数器又从新开始退避。在SR-CSRB中，如果接收到的消息距离太远不足以带来消息的延迟传输，那么就认为这个消息的能量不够大，不会阻止退避计数器的继续退避。在本发明中，退避算法采取上面提到的Reverse-BEB算法。

SR-CSRB具体算法流程如图4所示：

有益效果：

本发明以增加一跳邻节点范围内信标消息广播接收率为目的，提出一种安全范围内的载波侦听随机退避机制（SR-CSRB）。SR-CSRB改变了传统的物理载波侦听机制，通过引入控制碰撞的概念，减少了近邻节点同时传输消息的概率，并且利用捕获效应提高了近邻节点的广播接收率。仿真结果也表明这种新的信道接入机制相对于传统的CSMA具有明显的优越性。

附图说明

图1为车辆N周围的不同区域。

图2为α类碰撞和β类碰撞随感应节点的变化关系。

图3为安全范围内α类碰撞和β类碰撞随感应节点的变化关系。

图4为SR-CSRB流程示意图。

具体实施方式

本发明针对车辆密度变化较快的车载自组织网络MAC层广播的可扩展性问题，提出一种基于安全范围的载波侦听随机退避方案（Safe Range Carrier SenseRandom Back-off，SR-CSRB），通过将车联网的特性考虑在内，对物理载波侦听机制和原始退避算法进行了改进，以增加安全范围内的广播接收概率、减少相邻位置车辆消息的更新时延。

在车载自组织网络中，每个节点都会周期性的传播信标消息，或者叫做合作性提醒消息（CAM），用来和邻居车辆共享位置，速度，和其它与安全相关的信息。在周期性消息之外的需要被提醒的消息采取第二种安全性消息提醒架构（又叫做分布式环境警告，DEN）。CAM和DEN对于周边的所有节点来说都是有用的，因此它们采取广播的方式进行传送，并且不允许使用RTS/CTS等控制消息。

IEEE 802.11p是一个覆盖范围相对较大的协议标准，因此，安全消息对于邻近节点来说更加宝贵。故在本发明中我们不将重点放在整个协议标准覆盖范围内的信标消息的可靠性上，而仅仅考虑安全范围内的信标消息的可靠性。此外，由于安全性应用的特性，我们对传统的网络衡量指标诸如吞吐量和MAC层时延不感兴趣，我们只将重点放在信标的广播接收率上。

Reverse-BEB最小竞争窗口调整

由于VANET中信标消息都是以广播的方式进行传输的，而广播通信没有ACK，因此采取退避机制时不能简单的采用IEEE 802.11协议中规定的BEB算法。考虑到信标消息都具有生命周期，在本发明中我们采取一种新的退避算法Reverse-BEB进行碰撞消息的退避。

Reverse-BEB算法过程为：初始进入退避阶段时将最小竞争窗口值设置得相对较大，节点每经历一次信标消息过期就将最小竞争窗口值减半，直到达到协议规定的最小值为止，而每当有消息成功传输时就将最小竞争窗口值恢复为初始值。

Reverse-BEB算法在VANET中有一些非常好的特性：首先，它可以通过降低两个退避计时器在同一个时隙达到零的概率来减小碰撞消息的数目；其次，它能够为连续经历过多次过期消息的车辆节点提供高优先级接入信道，从而达到减轻“鬼节点”的目的；再次，它还能够为拥有紧急消息需要传输的车辆提供优先传输消息的机会。

安全范围内的载波侦听随机退避机制（SR-CSRB）

由上面的分析可知，安全范围内的信标消息接收率对整个VANET中信标消息的接收率有重要影响。因此，在这一部分我们提出一种基于安全范围内的载波侦听随机退避机制（SR-CSRB）。

SR-CSRB与经典的载波侦听多址访问（CSMA）过程类似。当一个消息到达MAC层准备传输时，节点开始对信道状态进行检测。如果当前信道是空闲的，那么就立即传输该消息。它与CSMA的不同之处在于：当检测到信道上有其它节点在活动时，CSMA会导致一个自发的退避过程，而SR-CSRB则会引入一个中间过程。这个中间过程为：1，节点N判断当前正在占据信道节点M的位置，若N和M共同安全范围内有节点，则认为当前信道繁忙，节点继续侦听信道直到N和M的共同安全范围内没有节点，开始进入退避阶段。否则2，N计算自己发送信号对M安全范围边界信号的干扰，若干扰小于一定门限值，则认为信道空闲，可以发数据。

在退避阶段也利用了同样的概念。当利用CSMA时，任何感应到的传输都会阻止退避计数器的退避，而当信道空闲时，退避计数器又从新开始退避。在SR-CSRB中，如果接收到的消息距离太远不足以带来消息的延迟传输，那么就认为这个消息的能量不够大，不会阻止退避计数器的继续退避。在本发明中，退避算法采取上面提到的Reverse-BEB算法。

Claims (2)

1.VANET中联合调整物理载波侦听范围与最小竞争窗口的拥塞控制方案，其特征在于，包括：

首先建模计算安全传输范围内的碰撞概率和载波侦听范围内的碰撞概率，分别为：

$P_{\mathrm{srs}}=1-\frac{{2N}_{\mathrm{\τ}}X}{n_c}[{(1-P_k+\frac{P_k}{2X})}^{n_c}-{(1-P_k)}^{n_c}]$

$P_{\mathrm{srh}}=1-\frac{\frac{{2N}_{\mathrm{\τ}}{P}_{k}X}{n_c}}{1-{(1-P_k)}^{2N_s-1}}[1-{\left(\frac{2X-1+{(1-P_k)}^{2N_s-1}}{2X}\right)}^{n_c}].$

通过matlab绘图可知，信标消息的碰撞概率多发生在安全传输范围内而不是由于隐藏终端所致，因此本发明将重点放在信标消息的安全传输范围内而不是载波侦听范围内；

在安全传输范围内结合了一种新的退避算法Reverse-BEB和载波侦听机制，提出了安全范围内的载波侦听随机退避机制（SR-CSRB）；

它的实现为：当一个消息到达MAC层准备传输时，节点开始对信道状态进行检测，如果当前信道是空闲的，那么就立即传输该消息，如果检测到信道上有其它节点在活动时，SR-CSRB会引入一个中间过程；

这个中间过程为：1，节点N判断当前正在占据信道节点M的位置，若N和M共同安全范围内有节点，则认为当前信道繁忙，节点继续侦听信道直到N和M的共同安全范围内没有节点，开始进入退避阶段，否则2，N计算自己发送信号对M安全范围边界信号的干扰，若干扰小于一定门限值，则认为信道空闲，可以发数据；

在退避阶段也利用了同样的概念，在SR-CSRB中，如果接收到的消息距离太远不足以带来消息的延迟传输，那么就认为这个消息的能量不够大，不会阻止退避计数器的继续退避，退避算法采取Reverse-BEB。

2.根据权利1所述的联合调整物理载波侦听范围与最小竞争窗口的拥塞控制方案，其特征在于：在分析IEEE802.11pMAC协议的拥塞控制策略时将重点放在安全传输范围内而不是载波侦听范围内；

根据信标消息的特性（有限的生命周期），提出一种反二进制指数退避算法（Reverse-BEB），开始时将竞争窗口设置得较大，每当有消息过期时，就将竞争窗口的值减半；

在进行载波侦听时采取基于距离的策略，只有节点足够近，产生干扰的能量足够大时，才采取经典的CSMA方式。

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