文摘

车载Ad Hoc网络(VANETs)越来越流行,由于潜在的智能交通系统(ITS)技术。它提供了许多高效的网络服务,如安全警告(碰撞警告),娱乐(视频和语音)、基于地图的指引,和紧急信息。VANETs最常使用路边单元(限制)和Vehicle-to-Vehicle (V2V)称为Vehicle-to-Infrastructure (V2I)为数据访问模式。IEEE 802.11 p标准最初是专为无线局域网络(无线局域网)修改为解决这些类型的通信。然而,IEEE 802.11 p使用分布式协调功能(DCF)无线节点之间的通信。因此,它不执行VANETs等机动性高网络。此外,在RSU及时提供数据/服务模式下高密度的车辆是具有挑战性的。在本文中,我们提出一个RSU-based高效通道访问方案VANETs在高流量和流动。方案,争用窗口动态变化根据《纽约时报》(最后期限)车辆离开RSU范围。车辆用较短的时间期限是服务第一,反之亦然。 Simulation is performed by using the Network Simulator (NS-3) v. 3.6. The simulation results show that the proposed scheme performs better in terms of throughput, backoff rate, RSU response time, and fairness.

1。介绍

重大改进的智能交通系统(ITS)的关键进步了传统标准IEEE 802.11便士。为了支持其服务和应用程序(即。,traffic management, traveler information, and public safety messages which are further divided into two classes; (i) periodic (beacon) safety messages and (ii) event driven messages) over Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs), the Wireless Access in the Vehicular Environment (WAVE) standard has specified the required changes in the conventional IEEE 802.11p standard [1- - - - - -3]。在密集和高流量负载场景的波重视信息的延迟增加显著;然而,它的吞吐量大幅减少。联邦通信委员会(FCC)分配5.9 GHz和5.8 GHz乐队在美国和韩国分别为车辆通信。此外,专用短程通信(DSRC)计划也提出了车载通信分配频谱。这个计划分配频谱之间的车辆和路边基础设施或在高速车辆1公里的范围内。

在VANETs,车辆可以相互通信通过路边基础设施被称为路边单元(RSU)以及直接。车辆之间的直接通信称为Vehicle-to-Vehicle (V2V)通信。然而,传统的IEEE 802.11 p标准不提供令人满意的操作环境下的VANETs高流量负载和高流动性。然而,高交通密度和高流动性导致更频繁的网络拓扑变化以及交通密度的波动。这是由于IEEE 802.11便士股票基本特征的分布式协调功能(DCF)的IEEE 802.11和IEEE 802.11 e (EDCF) [3- - - - - -9)如载波感知过程和服务优先级级别,分别。如果车辆高速是一个可能的机会,它将无法访问的RSU信道分配而其他人可以(10]。

这提出了一个高效的信道分配方案动态调整竞争窗口(CW)车辆根据期限。每辆车的最后期限是根据其计算速度。在该方案的连续波高速车辆和车辆紧急数据变化缓慢,因此提供了快速访问通道,反之亦然。仿真结果的比较评价该方案与传统方案和方案提出了10,11]。该方案性能更好的吞吐量,补偿率,和RSU响应时间和公平。

剩下的纸是组织如下。节2,给出了相关工作。部分3由动机和主要贡献;它还讨论了拟议的高效通道访问RSU-based方案在高流量负载和流动性。部分4介绍了性能分析。最后,部分5总结了纸。

2。相关工作

我们提出的审查工作频道访问VANETs高交通密度和高流动性的条件下。作者在10]介绍聚类方法定期广播的车辆信息,如单邻国及其平均速度。每个集群由一个集群。集群的车辆在其集群头广播消息。由于集群头高机动路线/啤酒花可以打破,建立经常导致低网络的整体性能。这个方案分类车辆基于速度偏离相邻车辆的平均速度。根据三个固定车辆调整水煤浆竞争窗口范围,而不是基于时间他们离开RSU的范围。

该计划提出了(12]研究IEEE 802.11便士的性能提出了两种方法的自适应补偿的窗口大小。一个是集中的,另一个是分布式的。在基站集中计划知道并发传输车辆的数量和使用这些信息来计算最优窗口大小。传输车辆信息的数量是由基站定期播放。一旦收到汽车这样的广播,它将计算最优传输概率。然而,在分布式方法每辆车只使用其本地频道选择补偿时间的信息。每辆车增加了倒扣窗口大小,当车辆数量的增加,反之亦然。车辆在p solicitation-based IEEE 802.11 MAC协议(13)征集数据帧的一种机会主义的风格要求传输的帧从一波模式基本服务集(wbs)提供者WAVE-poll框架。这个计数器快速通道变化条件下由于车辆速度变化。

Suthaputehakun和甘兹(14]部署传统IEEE 802.11 e EDCF优先分配在车辆间通信的机制。高优先级消息重复传播增加传输的概率比低优先级的。这导致更多的碰撞和网络中的拥塞。该计划提出了(15)不使用基于连续波的访问机制;相反,它使用的概念super-frame组成的无碰撞和碰撞的基础阶段。车辆由RSU调查根据他们的最后期限。争用空闲时间(CFP)分配super-frame固定长度的80%。然而,在[Balon和郭16)认为收到的帧的数量每辆车估计车辆的接收率。每辆车知道本地的网络通过维护一个表条目邻近车辆。条目包含一个MAC地址,最后一个序列号,加权接待率,和一个时间戳。连续波是根据当地接待的车辆。随着汽车数量的增加,维护表变得费时和复杂的高度变化和快速道路交通。此外,本文并不能解释多少连续波改变以及如何确定阈值进行比较。

在[17),传动功率和连续波对车辆动态调整是基于车辆密度和瞬时数据包碰撞率,分别。为了确定估计碰撞率和适应相应的连续波,该方案部署传统的IEEE 802.11方法以及使用当地接待率的概念提出Balon和郭(16]。该方案几乎相同的问题在[方案提出16]。此外,该算法与阈值比较估计碰撞率与连续波但不讨论这个阈值是如何计算出来的。该计划提出了(18)考虑的优先级数据包组成的静态和动态字段。静态优先级字段定义根据发送方的应用程序和内容的消息。这个因素包括五个优先级通过一辆车搬到另外一辆车,(C2C)交流财团。动态因素,如车辆的速度,消息效用,和消息有效性是用来安排信息。信息效用计算传输区域覆盖的车辆;区越小,优先级越高,发送消息。消息的有效性因素考虑消息的服务期限;截止日期是最早的是服务第一的消息。

在[19),作者计算网络流量密度调整连续波的大小。该方案使用包传输状态估计的信道条件。它维护渠道在一个向量更新CW为了提高网络的吞吐量。在[20.),性能还分析了IEEE 802.11便士的下小状态信息的交换称为灯塔。汽车使用这些信标消息建立合作意识。不同的应用程序所使用的合作意识是提高道路安全性和效率。该方案目标实时车辆控制通过提高效率的IEEE 802.11便士广播。连续波的大小自适应基于交通密度提高延迟和接收概率。作者提出了基于自适应连续波计划(21)提高VANETs的效率。该方案使用持久性因子(PF)连续波的动态调整大小。此外,基于当地接待总过去几秒钟,一辆车可以适应动态连续波。确保更多的确定性动态范围(连续波()],提出的MAC协议实现滑动竞争窗口(标准铜线)自适应不断变化的网络条件下,受预定义的范围。消息优先级根据其紧迫性及时传播。争用的集成基于MAC和IEEE 802.11 e提高分布式信道访问(EDCA)增加了通信的可靠性。

早期的截止日期前(EDF)概念也引入了EL Korbi和Azouz Saidane (11];作者开发一个马尔可夫的连锁酒店忠诚度奖励分析建模EDF政策的补偿过程。此外,作者在manet实现这个方案评估EDF政策IEEE 802.11在多次反射的环境中通过考虑两个路由协议:积极的测序距离向量(DSDV)和目的地反应特别的按需距离矢量(AODV)。然而,该方案为静态开发环境。在[22),讨厌等人实现VANETs的MAC协议提高效率和可靠性。提出了控制和业务信道间隔进行安全信息,以确保广播消息的安全性。提出了使用控制信道的传输服务包来改善服务的吞吐量。表1提供现有方案的比较而言,法国电力公司(EDF),调整连续波,吞吐量和退避。

3所示。RSU-Based高效的信道访问方案VANETs在高流量和流动

一节中,我们首先提出我们的动机和主要贡献,然后我们讨论RSU-based提出方案。

3.1。动机和贡献

我们的工作是出于观察现有的方案不考虑VANETs的快速变化的拓扑结构。章节中讨论的一些方案2在本质上是静态的;他们要么部署传统的IEEE 802.11或IEEE 802.11 e EDCF信道访问机制呈现RSU周围的车辆没有及时提供服务或反应的操作,比如计算参数(表、碰撞速度)适应连续波大小缓慢而复杂的过程,而失败的整个概念高度移动的车辆交通的实时服务。的一些机制使用传统概念等移动Ad Hoc网络(manet)集群的集群的形成。由于车辆的动态特性VANETs,路线/啤酒花经常打破,建立整体网络性能退化的结果。我们的方案遵循IEEE 802.11便士标准特别是为无线局域网设计和修改它来支持VANETs。在提出的方案中,首要任务是分配给每个车辆基于其期限。此外,我们确定每辆车的优先级动态改变其连续波大小根据其期限。高速车辆的水煤浆在早期低截止日期(EDF)分配小型连续波慢慢适应比低速车辆高EDF。

3.2。RSU-Based方案

该方案处理以下参数:(1)车辆的速度,(2)车辆对RSU方向,(3)紧急服务。前两个参数是用于计算EDF值对每辆车而第三个参数是用于领带打破如如果多个法国电力公司的车辆有相同的值,那么车辆在紧急服务将服务放在第一位。然而,法国电力公司(EDF)的车辆用小或低价值被认为是高优先级的车辆和EDF的车辆具有高价值被认为是低优先级。车辆的交通密度通常遵循曲线如图1。从图清楚地看到,公路口岸附近交通密度高。因此,车辆的优先级是高度要求。提出的工作计划如下:(1)RSU选择车辆,朝着它在其范围内。(2)法国电力公司(EDF)计算出每辆车的时间戳,在RSU的范围。然而,法国电力公司(EDF)的车辆从它的计算速度和地理位置如下考虑: 每辆车都知道服务期限的请求。这是合理的,因为启用GPS车辆可以根据它的速度估计出发的时间和地理位置。高速车辆优先而低EDF。因此,它应该是第一。图2显示了限制流量调度。(3)RSU车辆建立连接后,它的地理位置和广播范围RSU计算通过信标消息。车辆可以估计它的起飞时间,其服务期限的帮助下它的行驶速度和位置信息。此外,车辆被分组根据EDF。(4)法国电力公司的车辆与最低的价值观应当为第一因为他们会穿过RSU范围。这类车辆的连续波应该慢慢适应与其他车辆相比,法国电力公司的高值。高的水煤浆EDF车辆快速变化(翻倍)。较低的车辆EDF值视为优先为EDF价值高汽车,反之亦然。在传统的IEEE 802.11和EDCF标准(3- - - - - -9],每当有碰撞碰撞的CW总是翻了一倍,达到减少数量,它将最低CW每当有成功的包传输无关的条件。图3显示了该方案的信道访问机制。此外,表2显示所选参数信道访问方案。(5)如果多个法国电力公司的车辆有相同的值,然后用单跳一个紧急消息或小尺寸数据将服务放在第一位。(6)如果多个相同的值的车辆穿越RSU EDF,然后他们可能会产生广播风暴,导致数据包的碰撞。这种情况是减轻通过主从计划(10]。创建一个集群基于第一个车的传输半径在第一车道车辆停在一个交叉点。车辆的集群将包括两种类型:一个是主人,其余的都是奴隶。主车是一个拥有最大信号强度可以覆盖在集群中的最大传输半径这方面是由RSU决定的。在一个集群中,只有主车辆广播消息从车辆。如果集群中的奴隶车辆想发送特定消息,他们寄给主开始传播到其他的工具从车辆在必要时在集群或外的集群。(7)如果RSU不能服务于快速移动的车辆由于高速然后转移请求下一个RSU取决于车辆的方向。这可能避免删除请求和系统能够处理高速车辆请求相同的方式移动网络。

算法1和2计算车辆朝着RSU的edf和新的竞争窗口,分别。算法1计算行驶车辆的法国电力公司(edf)如下:(1)车辆与EDF(高优先级),之前连续波线性增加的最小3和极限最大限制7。(2)车辆与EDF大于最小EDF(中优先级),2倍添加到之前的连续波的最小极限7和最大限度15。(3)车辆与EDF大于中优先级(低优先级),2倍与之前的连续波的乘积最小限制15,最大限制为1023。算法2动态适应水煤浆的车辆出现在RSU根据其EDF的范围。它选择车辆如下:(1)如果当前车辆的距离小于此前的距离和车辆在RSU的范围,(2)如果目前的距离大于之前的距离和车辆不是RSU的范围内。

4所示。性能分析

我们提出并讨论方案的仿真参数和性能分析对传统方案和计划提出了(10,11]。模拟执行评估流动性对IEEE 802.11便士的影响通过使用网络模拟器(NS-3) v . 3.6 (23]。此外,我们使用模拟城市流动(相扑)流动模拟器(24]。它是一个开源的微观,多模式交通仿真软件包包括净进口和需求建模组件。模拟环境实现3-lane公路场景。每个通道都有一个长3公里,宽10米。汽车的速度是可变的从8公里/小时到100公里/小时,而每辆车使用IEEE 802.11 MAC协议。仿真时间设置为200年代所有的模拟结果和每辆车的传输范围设置为500。包长度设置为512字节。汽车的数量竞争信道可能会有所不同从10到63。IEEE 802.11便士的时间段参数被设置为10秒,sif时间25秒。表3介绍了模拟参数。

图4显示该方案的吞吐量分析,传统的方案,方案提出了(10,11]。很明显从图吞吐量降低随着车辆数量的增加。这是由于的原因当RSU服务更多的车辆,争夺渠道增加,从而导致更多的包丢失,因此降低了吞吐量。因此,该方案执行比其他方案甚至更多的车辆。

图5介绍了模拟分析的补偿率。退避数量的增加随着车辆数量的增加。然而,拟议的计划10,11)不适应连续波根据车辆的优先级。因此,他们导致更多退避而提出的方案。

图6礼物RSU响应时间为10的性能比较,30、40和63辆。很明显的响应时间的图RSU相比,该方案不太传统的计划以及方案提出了(10,11)在高流量负载场景。这是因为该方案分配优先级的高速车辆(EDF)分配最小的连续波和缓慢变化,而提出的方案在10,11)将优先分配给车辆基于邻居的平均速度的偏差。这意味着车辆与极高的偏差(低和高速度)的平均速度分配高优先级相比,在这种情况下,车辆的平均速度变化之间的50公里/小时,60 km / h。这是急剧上升的原因在这些平均值响应时间。在我们的方案中,我们将优先分配给车辆的基础上偏差这是计算如下: 在哪里平均速度和吗是车辆的实际速度。

图7显示了耆那教徒公平指数的值绘制对车辆的数量。耆那教徒公平指数计算如下: 在哪里代表车辆的数量和表示的吞吐量连接。结果范围从 (最坏情况)到1(最好的情况),它是最大当所有用户收到相同的配置。模拟显示可怜的耆那教的公平性指数较低数量的车辆。这是因为一些车辆连接比别人少的钱,然而,网络的频繁的分裂是不连接的车辆的一个主要原因。公平指数增加汽车的数量增加或更多的交通密度高。

5。结论

在本文中,我们提出一个RSU-based高效通道访问方案VANETs高流量和流动条件下。它动态地适应每个车辆基于其的竞争窗口的最后期限离开RSU的范围。的争用窗口更高的优先级为低优先级数据包变化缓慢,反之亦然。模拟执行评估流动性影响标准IEEE 802.11便士。我们的模拟结果表明,该方案比传统方案和执行计划提出了(10,11]在吞吐量方面,倒扣,RSU响应时间,和公平。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突有关的出版。