《電子技術(shù)應(yīng)用》
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分布式VANETs中車流自適應(yīng)的低沖突TDMA-MAC協(xié)議
信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全 6期
程 凱，張信明
(中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,，安徽 合肥230026)
摘要： 在分布式車載自組織網(wǎng)絡(luò)中,，動(dòng)態(tài)變化的雙向車流會(huì)嚴(yán)重影響基于slot分組的TDMA-MAC協(xié)議降低沖突的效果以及整體協(xié)議的安全性與可靠性，對(duì)此設(shè)計(jì)一種車流自適應(yīng)的低沖突TDMA-MAC協(xié)議TALC-MAC,。采用slot占用率作為分組調(diào)整的判斷依據(jù),，設(shè)計(jì)詳細(xì)的分組擴(kuò)展與收縮策略以適應(yīng)車流實(shí)際分布。同時(shí)優(yōu)化幀內(nèi)slot分組方案與節(jié)點(diǎn)預(yù)約slot的策略,，進(jìn)一步降低網(wǎng)絡(luò)中發(fā)生沖突的概率,。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明TALC-MAC能有效適應(yīng)雙向車流的動(dòng)態(tài)變化，保持協(xié)議整體低沖突的特性,。
中圖分類號(hào)：TP393
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2022.06.014
引用格式： 程凱,，張信明. 分布式VANETs中車流自適應(yīng)的低沖突TDMA-MAC協(xié)議[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)安全，2022,，41(6)：84-93.
A traffic adaptive and low collision TDMA-MAC protocol in distributed VANETs
Cheng Kai,，Zhang Xinming
(School of Computer Science and Technology，University of Science and Technology of China,，Hefei 230026,，China)
Abstract： In distributed vehicular ad hoc networks, the dynamically changing two-way traffic flow seriously affects the collision reduction effect of Time Division Multiple Access based Medium Access Control(TDMA-MAC) protocol using the slot grouping scheme, and the security and reliability of the overall protocol. To this end, a traffic adaptive and low collision TDMA-MAC protocol, named TALC-MAC, is designed. The slot occupancy rate is used as the judgment basis for group adjustment, and a detailed group expansion and contraction strategy is designed to adapt to the actual distribution of traffic flow. The intra-frame slot grouping scheme and the node reservation slot strategy are optimized to further reduce the probability of collision in the network. The simulation results show that TALC-MAC can effectively adapt to the dynamic changes of two-way traffic flow, and maintain the low-collision characteristic of the protocol.
Key words : TDMA mechanism；slot occupancy rate,；merge collision rate,；vehicular ad hoc networks

0 引言

車載自組織網(wǎng)絡(luò)(Vehicular Ad Hoc Networks，VANETs)作為智能交通系統(tǒng)不可或缺的組成部分,，自被提出以來就因其在車聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的廣闊應(yīng)用前景而受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注[1],。它是一種在移動(dòng)車輛之間或車輛與路邊基礎(chǔ)設(shè)施之間通過短距離通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)互連的專用網(wǎng)絡(luò)，能夠?yàn)榻煌▍⑴c者所需要的安全類,、服務(wù)類,、管理類等豐富的上層應(yīng)用提供網(wǎng)絡(luò)支持[2],。

在分布式VANETs中，車輛節(jié)點(diǎn)在控制信道上周期性廣播的基礎(chǔ)安全消息（Basic Safety Message,，BSM）是整體網(wǎng)絡(luò)高效,、可靠運(yùn)行的重要一環(huán)[3]。一方面安全類應(yīng)用可以據(jù)此進(jìn)行事故規(guī)避,、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及駕駛輔助等諸多決策,，另一方面依據(jù)該消息中車輛信息進(jìn)行上層協(xié)議的優(yōu)化也能提高非安全類應(yīng)用的各項(xiàng)性能指標(biāo)[4]。因此如何在多節(jié)點(diǎn)之間合理,、高效,、低沖突地分配控制信道資源，實(shí)現(xiàn)BSM的可靠傳輸是分布式場景中媒體訪問控制層（Medium Access Control,，MAC）協(xié)議設(shè)計(jì)至關(guān)重要的問題[5],。時(shí)分多址（Time Division Multiple Access，TDMA）機(jī)制被認(rèn)為是一種能確保節(jié)點(diǎn)及時(shí),、可靠傳輸各類消息的高效方案,，尤其是在中高節(jié)點(diǎn)密度場景中表現(xiàn)突出，然而在VANETs中,，由于節(jié)點(diǎn)高速移動(dòng),、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化等特性所導(dǎo)致的接入沖突與融入沖突，將影響沖突節(jié)點(diǎn)傳輸BSM的時(shí)效性,，進(jìn)而降低整體網(wǎng)絡(luò)的安全性與穩(wěn)定性[6],。




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作者信息：

程  凱，張信明

(中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,，安徽 合肥230026)



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