[发明专利]一种车载通信方法和通信节点

说明书

本发明提供了一种车载通信方法和通信节点，该方法包括：源节点根据传输距离将其覆盖范围划分为直接通信区域和中继通信区域，所述直接通信区域对应的最大传输距离小于所述中继通信区域对应的最小传输距离；源节点检测到目的节点位于其直接通信区域时，使用两者间的直接通信路径传输数据；源节点检测到目的节点位于其中继通信区域时，使用两者间的直接通信路径和中继通信路径中具有最短传输时间者传输数据。该方法能够在确保通信可靠性的基础上，保证较大的传输速率，从而可以有效地减小延迟时间和提高系统的吞吐量。

技术领域

本发明属于无线通信领域，尤其涉及一种车载通信通信方法和通信节点。

背景技术

802.11是IEEE制定的一个无线局域网标准，它主要用于用户与用户终端的无线接入，目前已广泛应用于工业和日常生活中。为了满足更多的应用需求和进一步扩大其应用场景，802.11系列标准是在不断地壮大，其标准化工作也在不断地进行。总的来说，802.11的媒体接入控制(Medium Access Control，简称MAC)机制主要存在以下特点：

载波侦听多点接入/冲突避免(简称CSMA/CA)机制的原理如图1所示。在发送数据前，欲发送数据节点必须先检测信道空闲。当源节点发送第一个MAC帧时，若检测到信道空闲，则在等待分布协调功能帧间间隔(Distributed Coordination Function InterframeSpace，简称DIFS)开始发送。假如其它节点没有高优先级的帧要传输，则源节点在发送了自己的数据帧后，若目的节点正确收到了所述数据帧，目的节点经过最短帧间间隔(ShortInterframe Space，简称SIFS)后，就向源节点发送确认帧(ACK)，SIFS时长小于DIFS时长。若源节点没有在规定的时间内收到此确认，就必须重传此数据帧。

其它节点检测到正在信道中传送的MAC帧首部的持续时长(Duration)字段时，就调整自己的网络分配向量(NAV)。NAV指出了必须经过多少时间才能完成这次数据帧的传输。当信道从忙状态转为空闲时，其它节点若要发送数据时，不仅要等待一个DIFS间隔，而且还要进入争用窗口，并计算随机退避时间以便重新试图接入到信道。

为了解决隐藏节点的问题，IEEE802.11协议规定了RTS-CTS机制，其帧时序如图2所示。在RTS-CTS机制中，源节点在发送数据前先发送一个RTS；目的节点在收到RTS后，再回复一个CTS，告诉源节点可以送出数据并且告诉其他节点在这段时间内不能传送数据，以避免发生碰撞。因此，RTS-CTS除了可以解决隐藏节点问题外，它还可以一定程度上避免碰撞问题。

针对汽车的高速移动环境以及现有标准的不足，IEEE专门制定了一个用于车载无线通信的标准，即802.11p。802.11p是在802.11a基础上改变而来，所以它本质是802.11的扩充和延伸。本申请人通过仔细分析和深入研究后，发现802.11p存在如下问题：

(1)延迟问题

从IEEE802.11p标准可知，它可以为高速移动的汽车提供3～27Mb/s的速率，由于考虑到信道的衰落，所以实际传输数据时我们会根据车载单元(On Board Unit，简称OBU)离路边单元(Road Side Unit，简称RSU)距离的远近来选择不同的传输速率。当OBU离RSU较近时，我们选择较大的传输速率；否则，我们选择较小的传输速率。

如图3中，由于汽车A、B、C、D均距离RSU较近，所以它们均采用最大的传输速率直接跟RSU进行通信即可，而汽车E、F、G、H均距离RSU较远，为了提高抗通信可靠性，所以它们只能采用较小的传输速率跟RSU进行通信。

但是，对于时间敏感的业务，如汽车安全信息，如果采用较小的传输速率，当接收节点接收到发送节点传送过来的安全信息时可能已经没有用了。

(2)吞吐量问题