基于高速公路I2V通信的道路交通估计媒体访问控制协议



基于高速公路I2V通信的道路交通估计媒体访问控制协议

车辆通信技术的发展使智能交通系统（ITS）有了更广泛的应用，尤其是基础设施与车辆（I2V）之间的通信有利于智能交通的应用，并且为用户提供廉价高效的互联网接入。基础设施能够传递信息给车辆并且接收信息，例如路面条件、交通信息及其反馈。为提高I2V通信节点的公平性，同时最大化系统的吞吐量，提出了一种能够精确估计道路交通情况的方法，以便在系统吞吐量最大时准确控制车辆的传输概率，该评估方法通过使用交通系统里间距分布模型实现。还提出了一个限制车辆传输数据包数量的阈值，该阈值是基于节点可容纳的吞吐量和估计的延迟时间。由于媒体访问控制（MAC）协议基于持久的载波监听多路访问且该协议通过控制传输概率来最大化系统吞吐量，且考虑到节点可实现的最大吞吐量，因此运用一种不同的方法来传输有限数量的数据包。这个有限的阈值由车速和激活的节点数决定。如果MAC协议应用时考虑到每个节点的吞吐量需要，则在没有其它节点吞吐量降低的情况下，该阈值能够用于确定可实现的通信量需求。MAC协议还允许访问阈值内低速率区域的节点，并且能够保证低密度车辆流条件下使用有效的通信通道。如果系统不能满足高速率区域内节点的需求，那么系统就不能满足通信需求，包括低速率区域内的节点。

为了验证MAC协议的性能，利用下一代仿真程序生成了大量的实车轨迹数据，然后基于这些试验数据进行了仿真试验，这些数据记录了美国101高速公路南行方向上2005年6月15日早上7:50到8:50之间的所有车辆信息，采样间隔是0.1s，测量的数据包括4条行车道和1条辅助车道，每辆车的平均长度是4.6375m。利用这些数据建立的仿真试验详细地评估了MAC协议的性能，并展示了提出的MAC协议的改进性能。试验结果表明，系统期望的吞吐量增加了21.3%，各节点中传递数据包数量的Jain′s公平指数接近于1。因此，所提出的MAC协议适合于车辆与道路之间高速率网络接入方式的通信。

刊名：IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems（英）

刊期：2013年第9期

作者：Kyunghwi Kim et al

编译：于立娇