基于高速公路I2V通信的道路交通估計(jì)媒體訪問(wèn)控制協(xié)議

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基于高速公路I2V通信的道路交通估計(jì)媒體訪問(wèn)控制協(xié)議

車輛通信技術(shù)的發(fā)展使智能交通系統(tǒng)（ITS）有了更廣泛的應(yīng)用，尤其是基礎(chǔ)設(shè)施與車輛（I2V）之間的通信有利于智能交通的應(yīng)用，并且為用戶提供廉價(jià)高效的互聯(lián)網(wǎng)接入。基礎(chǔ)設(shè)施能夠傳遞信息給車輛并且接收信息，例如路面條件、交通信息及其反饋。為提高I2V通信節(jié)點(diǎn)的公平性，同時(shí)最大化系統(tǒng)的吞吐量，提出了一種能夠精確估計(jì)道路交通情況的方法，以便在系統(tǒng)吞吐量最大時(shí)準(zhǔn)確控制車輛的傳輸概率，該評(píng)估方法通過(guò)使用交通系統(tǒng)里間距分布模型實(shí)現(xiàn)。還提出了一個(gè)限制車輛傳輸數(shù)據(jù)包數(shù)量的閾值，該閾值是基于節(jié)點(diǎn)可容納的吞吐量和估計(jì)的延遲時(shí)間。由于媒體訪問(wèn)控制（MAC）協(xié)議基于持久的載波監(jiān)聽多路訪問(wèn)且該協(xié)議通過(guò)控制傳輸概率來(lái)最大化系統(tǒng)吞吐量，且考慮到節(jié)點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)的最大吞吐量，因此運(yùn)用一種不同的方法來(lái)傳輸有限數(shù)量的數(shù)據(jù)包。這個(gè)有限的閾值由車速和激活的節(jié)點(diǎn)數(shù)決定。如果MAC協(xié)議應(yīng)用時(shí)考慮到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的吞吐量需要，則在沒(méi)有其它節(jié)點(diǎn)吞吐量降低的情況下，該閾值能夠用于確定可實(shí)現(xiàn)的通信量需求。MAC協(xié)議還允許訪問(wèn)閾值內(nèi)低速率區(qū)域的節(jié)點(diǎn)，并且能夠保證低密度車輛流條件下使用有效的通信通道。如果系統(tǒng)不能滿足高速率區(qū)域內(nèi)節(jié)點(diǎn)的需求，那么系統(tǒng)就不能滿足通信需求，包括低速率區(qū)域內(nèi)的節(jié)點(diǎn)。

為了驗(yàn)證MAC協(xié)議的性能，利用下一代仿真程序生成了大量的實(shí)車軌跡數(shù)據(jù)，然后基于這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了仿真試驗(yàn)，這些數(shù)據(jù)記錄了美國(guó)101高速公路南行方向上2005年6月15日早上7:50到8:50之間的所有車輛信息，采樣間隔是0.1s，測(cè)量的數(shù)據(jù)包括4條行車道和1條輔助車道，每輛車的平均長(zhǎng)度是4.6375m。利用這些數(shù)據(jù)建立的仿真試驗(yàn)詳細(xì)地評(píng)估了MAC協(xié)議的性能，并展示了提出的MAC協(xié)議的改進(jìn)性能。試驗(yàn)結(jié)果表明，系統(tǒng)期望的吞吐量增加了21.3%，各節(jié)點(diǎn)中傳遞數(shù)據(jù)包數(shù)量的Jain′s公平指數(shù)接近于1。因此，所提出的MAC協(xié)議適合于車輛與道路之間高速率網(wǎng)絡(luò)接入方式的通信。

刊名：IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems（英）

刊期：2013年第9期

作者：Kyunghwi Kim et al

編譯：于立嬌