VANET中基於IEEE80211p的切換方法
2023-12-11 17:10:47 2
VANET中基於IEEE80211p的切換方法
【專利摘要】本發明屬於移動通信【技術領域】，公開了一種VANET中基於IEEE802.11p的切換方法.首先，只考慮RSU的信號強度(RSSI)來決定是否進行切換，分成了硬切換和軟切換；然後，在軟切換中，通過斯坦伯格博弈進行分析，決定車輛是否切換；最後，當車輛第一次申請切換失敗後，通過二進位指數退避算法(BEB)進行切換的重複申請，再運用博弈方法完成切換；本發明能夠模擬真實環境下車輛在RSU的重疊區域切換的情況，使車輛選擇合適的時間片進行切換，降低切換的擁塞概率，提高網絡交付率，使車輛獲得更好的吞吐量，改善VANET子網的整體性能，提高用戶體驗度。
【專利說明】VANET中基於IEEE80211p的切換方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於移動通信【技術領域】，涉及到利用斯坦伯格博弈和二進位指數退避算法對路側單元(Road Side Units, RSU)重疊覆蓋區域的車輛進行切換的方法；在基於IEEE802.1lp協議的車聯網(Vehicular Ad-hoc Network, VANET)中，給出了具體的移動通信切換方法，車輛能夠根據當前需要切換的車輛數量、車輛行駛速度、車輛接收到的信號強度和數據包緊急度等因素，選擇合適的時間片進行切換；
【背景技術】
[0002]在基於IEEE802.1lp協議的VANET中，一個完整的切換過程分成兩個部分:MAC層切換和網絡層切換；在MAC層切換中，移動節點在物理層與新的接入節點連接，並且無線連接在移動節點和新的接入點之間建立；對於完整的MAC層切換，基於不同的無線技術，不同的切換協議可能被應用；在網絡層切換中，移動節點更新自己的路由表，新的路由路徑被創建來維持存在的通信；
[0003]現階段基於IEEE802.1 Ip協議的VANET中切換方法的研究主要存在以下方面的問題，車輛從一個RSU切換到另一個RSU的過程，都是以改善掃描、認證等過程來保證無縫切換，這些都是基於IEEE802.lla/b/g等協議思想；但IEEE802.1lp取消了 W1-Fi等網絡的身份認證和關聯的過程，IEEE1609.3規定WSA(WAVE協議服務通告)能提前告知車輛關於RSU的信道和服務信息，即通過在掃描、認證等過程降低切換擁塞概率來保證無縫切換的方法不適合基於IEEE802.1lp的VANET ;例如:車輛被分成不同的集合，在每個集合中分別選擇一個移動路由車輛和一個協助車輛，這兩個不能為同一個車輛，協助車輛為移動路由車輛掃描並發現新的RSU，通過協助車輛採集並緩存臨近的RSU信息，然後移動路由分析協助車輛中的信息決定是否進行切換(VANET中基於NEMO降低切換延遲，Azzedine Boukerche, Zhenxia Zhang, XinFe1.Reducing Handoff Latencyfor NEMO-based Vehicular Ad Hoc Networks.Proc.0f IEEE Global CommunicationsConference (Globecom).Houston, TX，USA，2011.1-5.) ；MIPv6 忽視了吞吐量，尤其對於多媒體應用，會導致較長的切換延遲和包丟失問題；快速移動IPv6(FMIPv6)機制盡力解決MIPv6的這些問題，它是通過切換預測來解決的，但是車輛的高速移動和突然變向的特性使預測不確定；FMIPv6的提前預測機制不一定能改善切換機制(VANET中基於不可預測車輛行為分析的魯棒切換，Hayoung Ohj Chong-kwon Kim.A Robust Handover under Analysisof Unexpected Vehicle Behaviors in Vehicular Ad-hoc Network.Proc.0f VehicularTechnology Conference (VTC), Taipei, Taiwan, 2010.1-7.);利用移動 IPv6 (MIPv6)與預測機制相結合來實現視頻的流暢(城市VANET場景中視頻流的一種基於質量的無縫切換機制，Mahdi Asefij Sandra Cf espedes，Xuemin (Sherman) Shen，Jon W.Mark.A SeamlessQuality-Driven Mult1-Hop Data Delivery Scheme for Video Streaming in UrbanVANET Scenarios.Proc.0f International Conference on Communications (ICC), Kyoto, 2011.1-5.);—種跨層切換機制，利用物理層信息與MAC層信息共享來優化切換過程(VANET 中跨層快速切換機制，Kuan-Lin Chiu, Ren-Hung Hwang, Yuh-Shyan Chen.A CrossLayer Fast Handover Scheme in VANET.Proc.0f IEEE International Conference on Communications (ICC)，Dresden, 2009.1-5.);在 RSUni 和 RSUn 的重疊覆蓋範圍中心設置一個中繼站RS(Relay Station)，當車輛駛入RS的覆蓋範圍，且尚未駛出RSU1J 覆蓋範圍時，RS接收RSUm給車輛提供的服務信息，繼續為車輛服務；當車輛駛入RSUn與RS的覆蓋範圍時，RS與RSUn通信，通過RSUn為車輛提供服務，從而提高車輛成功切換概率(高速公路上定位和中繼協助的魯棒性切換機制，Linghui Lu, Xuming Fang, Meng Cheng, ChongzheYang, WantuanLuo, Cheng D1.Positioning and Relay Assisted Robust Handover Schemefor High Speed Railway.Proc.0f Vehicular Technology Conference (VTC), Budapest, 2Oil.1-5.)；
【發明內容】
[0004]本發明要解決的技術問題是提供一種模擬真實環境下車輛在RSU比較稠密的場景中切換的方法，如圖1，從而降低切換的擁塞概率，提高網絡交付率，使車輛獲得更好的吞吐量，改善VANET子網的整體性能，提高用戶體驗度；
[0005]本發明的技術方案如下:
[0006]通過分析當前需要切換的車輛數量、車輛行駛速度、車輛接收到的信號強度(RSSI)、RSU剩餘流量負載和數據包緊急度等因素，給出了切換方法，確定車輛應該在哪個時間片或行進到哪個路段切換；在分析這些因素時，分成了幾個層次考慮；首先，只考慮車輛接收到的信號強度(RSSI)來決定是否進行切換，分成了硬切換和軟切換；然後，在軟切換中，通過斯坦伯格博弈進行分析，決定車輛是否切換；最後，當車輛第一次申請切換失敗後，通過二進位指數退避算法(BEB)進行切換時間片的重複申請，再運用博弈方法完成切換；
[0007]本發明提出的切換方法包括三個主要部分:
[0008]基於信號強度的切換時間片選擇；
[0009]基於斯坦伯格博弈的切換時間片選擇；
[0010]基於二進位指數退避算法的切換時間片選擇；
[0011]具體步驟如下:
[0012](I)基於信號強度的切換時間片選擇
[0013]在兩個相鄰的RSUl和RSU2重疊覆蓋區域A或B中，車輛VJ」換的首要條件是車輛Vi接收到RSUl的信號強度(RSSI)小於車輛Vi接收到RSU2的信號強度(RSSI);假設RSUl與車輛Vi通信的信號強度為Qi;1，RSU2與車輛Vi通信的信號強度為Qi,符號Wi=Qu/
Qu，則切換分析過程如下:
[0014]
【權利要求】
1. VANET中基於IEEE802.1lp的切換方法，其特徵在於，該切換方法包括:基於信號強度的切換時間片選擇；基於斯坦伯格博弈的切換時間片選擇；基於二進位指數退避算法的切換時間片選擇；具體如下:(O基於信號強度的切換時間片選擇在兩個相鄰的RSUl和RSU2重疊覆蓋區域A或B中，車輛Vi切換的首要條件是車輛Vi接收到RSUl的信號強度(RSSI)小於車輛Vi接收到RSU2的信號強度(RSSI);假設RSUl與車輛Vi通信的信號強度為Qi,1，RSU2與車輛Vi通信的信號強度為Qi,2，符號Wi=Qi,2/Qi,1切換分析過程如下:
【文檔編號】H04W28/02GK103442389SQ201310205723
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年5月28日 優先權日:2013年5月28日
【發明者】吳迪, 馬佰彪, 譚國真 申請人:大連理工大學