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CN105813104A - 车载自组织网中时隙资源的碰撞检测方法 - Google Patents

车载自组织网中时隙资源的碰撞检测方法 Download PDF

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CN105813104A CN201410852364.2A CN201410852364A CN105813104A CN 105813104 A CN105813104 A CN 105813104A CN 201410852364 A CN201410852364 A CN 201410852364A CN 105813104 A CN105813104 A CN 105813104A
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鞠秀芳
路明
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CICTCI Technology Co Ltd
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BEIJING DATANG GAOHONG DATA NETWORK TECHNOLOGY Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种车载自组织网中时隙资源的碰撞检测方法，节点在候选时隙或是基础时隙内随机选择发送时间点，并根据检测的信号功率，判断是否发生了碰撞。节点在候选时隙的t1～t2时间段内选择发送时间点tx，根据t1-tx期间检测的信号功率判断时隙是否被占用，当信号功率大于噪声功率且信号功率小于最大功率、或是信号功率大于最大功率时，该候选时隙被占用，节点重新选择候选时隙；当信号功率小于等于噪声功率时，该候选时隙未被占用，节点在发送时间点tx通过该候选时隙发送时隙申请帧。本发明降低了时隙碰撞检测的漏判和误判率，提高了时隙碰撞检测的准确度，适用于节点处于高速移动状态的车载自组织网中。

Description

车载自组织网中时隙资源的碰撞检测方法
技术领域
本发明涉及一种车载自组织网中时隙资源的碰撞检测方法，属于车载通信网技术领域。
背景技术
RR-ALOHA(ReliableReservationALOHA)协议是基于时隙结构的动态时分复用的信道访问协议，其基本思想是，信道由周期性的帧构成，每帧由N个时隙组成，每个时隙可被节点预约，若预约成功，则该时隙可作为该节点的基础时隙，在每帧的该基础时隙周期性的发送数据包，直到与其他节点发生碰撞或离开网络放弃该信道。在每一帧内，节点通过侦听单跳范围内其他节点广播的数据包，在其帧信息的相应时隙置标志位(忙、空闲)，在下一帧占用的时隙内，不仅广播协作所需的信息，而且广播更新后的帧信息，每个节点按帧周期接收单跳范围内其他节点发送的帧信息并存储为时隙状态表，以了解双跳范围内节点占用时隙的情况。
上述信道资源的分配过程一般包括信道监听、信道接入及信道维护三个过程，节点进入网络后，首先监听一帧的时间，获取周围一跳节点广播的帧信息，维护自身的时隙状态表；从下一帧开始，根据时隙状态表，随机选取其中状态为空闲的时隙作为候选时隙，候选时隙到达之后，若仍为空闲状态，则在该时隙发送时隙申请帧，针对该时隙申请帧收到的其他节点的帧信息中，该时隙均标志为该节点占用，表明申请成功，该节点以该时隙为基础时隙发送数据。
图1是RR-ALOHA协议的帧数据格式，图2是相应的时隙描述表，如图所示，每个时隙具有状态位、占用节点编号(STI)、优先级等标志位，节点可通过邻居节点发送的帧信息中时隙的标志位，感知周围两跳节点范围内被占用的时隙，避免碰撞的发生；具体的说，对于本节点占用时隙，本节点收到其他节点的帧信息，若时隙的STI与本节点的STI不同，无论状态位取值如何，均说明本节点占用的基础时隙发生了碰撞，若状态位为1且STI与本节点STI相同，说明本节点占用的基础时隙未发生碰撞，可继续占用；对于其他节点(设STI为n)占用时隙，根据其收到的帧信息，其所占用的时隙状态为1且STI不等于n，说明其占用的基础时隙发生了碰撞，若状态位不为1，表明未发生碰撞，该节点可继续占用其基础时隙。
上述对于节点占用时隙的碰撞检测方法，并不适用于拓扑结构处于动态变化状态的车载自组织网中，这是因为，节点处于高速移动状态时，根据周围节点的帧信息判断是否发生碰撞，极易出现误判情况，导致碰撞次数增多，造成数据发送不稳定；同时，由于每个节点在发送时隙中的发送时间完全相同，会出现碰撞检测不及时即漏判的问题。
发明内容
鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种车载自组织网中时隙资源的碰撞检测方法，该方法适用于节点处于高速移动状态的车载自组织网中，可减小时隙碰撞检测的漏判和误判率，提高时隙资源的利用率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
车载自组织网中时隙资源的碰撞检测方法，
一种车载自组织网中时隙资源的碰撞检测方法，
节点在候选时隙或是基础时隙内随机选择发送时间点，并根据检测的信号功率，判断是否发生了碰撞。
进一步的，
节点在候选时隙的t1～t2时间段内选择发送时间点tx，根据t1-tx期间检测的信号功率Pc，当Pc＞Pn且Pc＜Pmax、或是Pc＞Pmax时，该候选时隙被占用，节点重新选择候选时隙；当Pc≤Pn时，该候选时隙未被占用，节点在发送时间点tx通过该候选时隙发送时隙申请帧；其中，Pn为噪声功率，Pmax为正常信号功率最大值。
节点根据其他节点的帧信息，当所述候选时隙的状态均为本节点占用时，节点将所述候选时隙作为基础时隙发送数据；当存在所述候选时隙的状态为碰撞或者其他节点占用时，节点重新选择候选时隙。
节点通过所述基础时隙发送数据前，在所述基础时隙内的t1～t2时间段内随机选取发送时间点tx，根据t1-tx期间检测的信号功率Pc，当Pc＞Pn且Pc＜Pmax、或者Pc＞Pmax时，判断所述基础时隙发生碰撞，节点重新选择候选时隙；当Pc≤Pn时，判断所述基础时隙未发生碰撞。
时隙状态包括空闲、碰撞、本节点占用、邻居节点占用、两跳邻居节点占用共五种状态。
节点从空闲状态时隙，且非三跳邻居节点占用状态的时隙中选择候选时隙。
本发明的优点是：
本发明可减小时隙碰撞检测的漏判和误判率，降低碰撞检测的时延，提高时隙碰撞检测的准确度，提高时隙资源的利用率，尤其适用于节点处于高速移动状态的车载自组织网中。
附图说明
图1是RR-ALOHA协议的帧数据格式。
图2是RR-ALOHA协议的时隙描述表。
图3是本发明的时隙描述表。
图4是本发明的选择发送时间点示意图。
图5是本发明的方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
图3是本发明的时隙描述表，图4是本发明的选择发送时间示意图，如图所示，为解决车载自组织网中碰撞检测误判率高的问题，本发明将帧信息中每个时隙的状态位用两个子标志位(x，y)表示，当(x，y)取值为(1，1)时表明发生碰撞，并将节点的感知范围扩展到三跳相邻节点范围；对于因发送时间相同而导致无法检测的问题，本发明通过随机选择发送时间并结合判断接收功率的方法，提高时隙碰撞的检测准确度，减少碰撞的漏判。以下结合本发明的方法流程图进行详细的说明。
图5是本发明的方法流程图，如图所示，本发明公开的车载自组织网中时隙资源的碰撞检测方法，包括以下步骤：
节点A进入信道，根据时隙状态表，选取并确定出候选时隙后，在该候选时隙内的t1～t2时间段内随机选择发送时间点tx，同时，物理层启动当前信道的信号功率检测，并将检测结果发送给MAC层，在t1-tx期间，如果物理层检测的信号功率Pc＞Pn且Pc＜Pmax(设噪声功率为Pn，正常信号功率最大值为Pmax)，表明在节点A的一跳范围内已有节点占用该候选时隙，节点A立即停止在候选时隙发送数据，并将该候选时隙状态设置为空闲，重新在剩余的空闲时隙中选择新的候选时隙；如果物理层检测到的信号功率Pc＞Pmax，表明此时有多个节点占用了该候选时隙，即发生了碰撞，节点A停止发送数据，并将该候选时隙的状态设置为碰撞，重新在剩余的空闲时隙中选择新的候选时隙；如果物理层检测的信号功率Pc≤Pn，表明尚无节点占用候选时隙，节点A将候选时隙状态设置为本节点占用，在选择出的发送时间点tx发送时隙申请帧。
当节点A收到所有其他节点的帧信息中，该候选时隙的状态均为节点A占用(状态位为(1，0)，STI为节点A的STI)时，表明基础时隙申请成功，后续节点A将该候选时隙作为基础时隙发送数据；相反的，如果节点A收到所有其他节点的帧信息中，存在该候选时隙的状态不是节点A占用时，节点A需要重新选择候选时隙。
节点A在使用基础时隙过程中，根据接收的其他节点的帧信息和服务信息，维护自身的时隙状态表。节点A利用基础时隙发送数据之前，在基础时隙内的t1～t2时间段内随机选取发送时间点tx，并根据t1-tx期间检测的信号功率判断是否发生碰撞：当检测的信号功率Pc＞Pn且Pc＜Pmax，或者Pc＞Pmax时，判断该基础时隙发生了碰撞，节点A停止发送数据，将基础时隙的状态修改为碰撞，重新选择候选时隙；当检测的信号功率Pc≤Pn时，判断该基础时隙没有其他节点占用，节点A可继续通过该基础时隙发送帧信息及服务信息。
进一步的，结合图3所示，本发明的时隙状态包括五种，设定五种状态的优先级：碰撞＞本节点占用＞邻居节点占用＞两跳邻居节点占用＞空闲，各状态的转换方法为：
对于本节点占用状态，当收到的帧信息中对基础时隙的状态为碰撞或者其他节点占用(其他节点占用是指邻居节点占用或两跳邻居节点占用)时，本节点将本节点占用状态修改为碰撞状态；当收到的帧信息中基础时隙的状态为本节点占用或空闲时，状态保持不变。
对于邻居节点占用状态，当本节点将某时隙状态设置为邻居节点占用时，如果收到节点B的帧信息中，该时隙的状态为占用，且其STI与邻居节点的STI不相同，则认为发生了碰撞，本节点将该时隙状态设置为碰撞；由于各节点随机选择发送时间点而具有不同的发送时间，当本节点的两个或多个邻居节点占用同一个时隙时，本节点能够确保先收到一个邻居节点的帧信息，并根据其帧信息更新时隙状态表，在下一个帧周期如果收到另一个邻居节点的帧信息，即可及时检测出是否发生了碰撞，解决了漏判的问题。
对于两跳邻居节点占用状态，当收到其他节点的帧信息中，时隙状态为碰撞或空闲时，两跳邻居节点占用状态保持不变(其中时隙状态为碰撞时，保持不变是为了防止碰撞状态的无限传播，而将其局限在两跳范围以内)；时隙状态为除上述两种状态之外的其它状态时，两跳邻居节点占用状态修改为相应的状态。需要说明的是，当本节点收到时隙状态为两跳邻居节点占用时，表明该时隙被本节点的三跳邻居节点占用，为了适应节点高速移动的状态，本节点选择候选时隙时要尽量避免选择三跳邻居节点所占用的时隙。
对于碰撞状态，优先级最高，收到其他节点的帧信息中，无论时隙状态为何，碰撞状态均不改变。
对于空闲状态，当收到其他节点的帧信息中，时隙状态为除碰撞以外的其他状态时，空闲状态均会修改为相应状态。
本发明的车载自组织网中时隙资源的碰撞检测方法，是将帧信息中每个时隙的状态增加为空闲、碰撞、本节点占用、邻居节点占用、两跳邻居节点占用共五种状态，将节点的感知范围扩展到三跳相邻节点范围，节点可根据状态位挑选候选时隙；同时，本发明在候选时隙或基础时隙内随机选择发送时间点，并结合检测的信号功率判断是否发送了碰撞，提高了碰撞检测的准确性，降低了节点碰撞检测的漏判和误判率，提高了信道利用率。
以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (6)

1.车载自组织网中时隙资源的碰撞检测方法，其特征在于，
节点在候选时隙或是基础时隙内随机选择发送时间点，并根据检测的信号功率，判断是否发生了碰撞。
2.如权利要求1所述的车载自组织网中时隙资源的碰撞检测方法，其特征在于，节点在候选时隙的t1～t2时间段内选择发送时间点tx，根据t1-tx期间检测的信号功率Pc，当Pc＞Pn且Pc＜Pmax、或是Pc＞Pmax时，该候选时隙被占用，节点重新选择候选时隙；当Pc≤Pn时，该候选时隙未被占用，节点在发送时间点tx通过该候选时隙发送时隙申请帧；其中，Pn为噪声功率，Pmax为正常信号功率最大值。
3.如权利要求2所述的车载自组织网中时隙资源的碰撞检测方法，其特征在于，节点根据其他节点的帧信息，当所述候选时隙的状态均为本节点占用时，节点将所述候选时隙作为基础时隙发送数据；当存在所述候选时隙的状态为碰撞或者其他节点占用时，节点重新选择候选时隙。
4.如权利要求3所述的车载自组织网中时隙资源的碰撞检测方法，其特征在于，节点通过所述基础时隙发送数据前，在所述基础时隙内的t1～t2时间段内随机选取发送时间点tx，根据t1-tx期间检测的信号功率Pc，当Pc＞Pn且Pc＜Pmax、或者Pc＞Pmax时，判断所述基础时隙发生碰撞，节点重新选择候选时隙；当Pc≤Pn时，判断所述基础时隙未发生碰撞。
5.如权利要求4所述的车载自组织网中时隙资源的碰撞检测方法，其特征在于，时隙状态包括空闲、碰撞、本节点占用、邻居节点占用、两跳邻居节点占用共五种状态。
6.如权利要求5所述的车载自组织网中时隙资源的碰撞检测方法，其特征在于，节点从空闲状态时隙，且非三跳邻居节点占用状态的时隙中选择候选时隙。
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