車聯網的速率自適應算法

1、車聯網的速率自適應算法演講：廖恩瑞目錄1234無線網絡自適應研究現狀無線網絡自適應研究現狀車聯網無線通信技術研究車聯網無線通信技術研究速率自適應算法研究速率自適應算法研究廣播速率算法的設計與實現廣播速率算法的設計與實現無線網絡自適應研究現狀無線網絡自適應研究現狀速率適應足針對不同的網絡環(huán)境，動的調整傳輸速率使信道容量最大化，系統性能得到提高。如，802.11a支持（6、9、12、18、24、36、48、54Mbps）這8種傳輸速率；802.11b支持（1、2、5.5、11Mbps）4種傳輸速率；802.11g支持以上兩種所有的傳輸速率，但是越高的傳輸速率其調制方式的抗干擾能力就越低。里然有多個

2、速率可供選擇，但如何在多種同速率之間進行切換卻需要進一步研究。1.1無線網絡自適應研究現狀無線網絡自適應研究現狀速率自適應算法根據獲得信道質量信息的方法不同，可以分為基于統計的方法和基于信道測量的方法。基于統計的方法楚統計一段時間內如，誤頓率、吞吐量或者ACK接收成功失敗的次數等信息來評判信道的質量。如ARF就是典型的基于統計的速率自適應算法，其通過統計連續(xù)幀成功（或失?。┑臄盗繉崿F數據傳輸速率的動態(tài)調整。這種方法雖然實時性較差，但是簡單、實現較容易，應用廣泛。直接測量的方法是直接測量信道的某一信息，如SNR、RSSI或者PER，能夠快速反映信道狀態(tài)，如RBAR。1.2車聯網無線通信技術研究車

3、聯網無線通信技術研究車聯網通信必須保證車輛在高速移動的情況下通信鏈路和傳輸速率的穩(wěn)定。DSRC（專用短程通信技術）主要用于車輛識別；GPS技術用來獲取車輛行駛位置數據；無線傳輸技術實現信息傳輸與共享，數字廣播技術用于發(fā)布動態(tài)交通信息等；其中DSRC被認為是V2V和V2I通信中最有前景的無線通信方式，能夠提供高速的無線通信服務，實現小范圍實時、準確和可靠的雙向傳輸，使車輛和道路之間通信。DSRC不僅可用于電子收費等常規(guī)應用，更主要是傳輸有時間上界，對時間要求苛刻的安全類消息。2.1車聯網無線通信技術研究車聯網無線通信技術研究DSRC的具體實現方式是WAVE（車載無線通信標準）WAVE包括IEEE

4、802.11P和IEEE1609協議族，1609協議族依賴802.11p協議，內容涉及到車聯通信的各個方面。WAVE協議很好的解決了車載終端通信接口的互通性，為高速（最大27Mbps）、短距離（最大10000m）、低延時的車載無線通信定義了架構、管理結構、通信模塊、物理訪問和安全機制等。OSI模型是互聯網參考模型應用最廣泛的，下圖是WAVE協議棧與OSI模型之間的映射關系。2.2OSI模型和WAVE模型對比圖速率自適應算法研究速率自適應算法研究根據信道的質量選擇合適的傳輸速率以提高系統性能，無線信道由于傳輸介質、工作頻率和傳輸環(huán)境的不同，信號在傳輸時勢必會遭受衰減、延遲和噪聲的影響。目前速率自

5、適應算法主要集中在信道質量參數（PER、SNR、C/I、RSSI、重傳次數等）的選取、如何從這些參數中獲取信道的變化。信道參數可以分為以下四類：探測包：每隔一定時間以不同速率或探測傾評佔信道，提高了實時佔計能力。連續(xù)成功和失敗的次數：利用發(fā)送頓連續(xù)成功與失敗的次數來估計信道質量。3.1速率自適應算法研究速率自適應算法研究物理層指標SNR、RSSI：物理層指標即是一種基于測量的方法。在一定誤碼率條件下，不同速率其SNR值不同。反過來，根據SNR、RSSI值也可以選擇速率。窗口估計值：統計一段時間內數據頓的特征來決定發(fā)送速率。C/I載波干擾比，比較C/I與其閥值的大小來調整速率大小。從獲得實時信道

6、狀態(tài)信息方面，速率自適應可分為：閉環(huán)類（直接測量信息的方法）和開環(huán)類（基于統計信息的方法）兩類。3.2速率自適應算法研究速率自適應算法研究閉環(huán)類閉環(huán)自適應速率控制技術通過對信道參數進行實時監(jiān)測，由接收機利用反饋信道將參數估計值送回發(fā)送端，并對發(fā)送端數據速率加以控制，以提高系統傳輸性能。前主要通過如信噪比（SNR）、接收信號強度（RSS）等來直接測量信道狀態(tài)信息。閉環(huán)類算法的最大特征是利用物理層信息對信道質量進行估計，從而選擇最優(yōu)速率。3.3速率自適應算法研究速率自適應算法研究開環(huán)類計算在一段時間內的發(fā)送數據的統計信息，例如誤頓率、接收的ACK幀格式以及獲得的吞吐量，可以大致的判斷無線信道的狀態(tài)

7、。開環(huán)類（基于統計）的算法能夠獲得在較長時間呢你的信道狀態(tài)信息，但很難反應信道在短時間內的快速變化。然而，這種方法可以很容易的通過驅動程序等軟件實現，因此目前幾乎所有的廠商都釆用開環(huán)類算法。3.4速率自適應算法研究速率自適應算法研究目前已有的幾種算法：目前已有的幾種算法：ONOE算法使用并設置域個信道等前傳輸速率的信用度。AMRR算法是ONOE算法的改進，使用了二進制退避的概念，來適應改變的周期，即發(fā)送數據采用多速率重傳機制。SampleRate算法的基本思路是在當前速率發(fā)送時，周期性地用其他速率發(fā)送一些探測幀，若發(fā)現性能更好，則將其替換。Minstrel算法與SampleRate算法兩者都是

8、基于統計吞吐量的算法，但前者還使用多速率重傳。Minstrel為每個速率保持一張歷史統計數據表，再計算每一速率成功傳輸的概率和吞吐量，再確定哪些速率很可能取得最好的吞吐量，SampleRate則只計算每個速率的平均傳輸時間。3.5廣播速率算法的設計與實現廣播速率算法的設計與實現本文提出的車聯網廣播速率適應算法存效的結合了基于統計的方法和基于信道測量的方法廣播的速率自適應算法算法VRAB（Vehicle Rate-Adaptive Broadcast）。利用Beacon有效的解決了廣播傳輸的可靠性問題，具備信道檢測機制，同時Beacon還攜帶基于統計的PER值和基于測量的RSSI值，可以準確的評

9、估信道質量。VRAB算法要求低延時、傳輸可靠，實時佔計信道質量，選擇最佳速率以使吞吐量最大化。為了滿足這些要求，本文采用甚于統計與直接測量參數相結合的方法估計信道質量。為了更好地理解信道質量與速率選擇的關系，下面介紹幾種與信道質量相關的參數4.1 算法的提出廣播速率算法的設計與實現廣播速率算法的設計與實現信道損耗模型車聯網的應用環(huán)境將會足密集型的城鎮(zhèn)無線信道，無線設備之間的發(fā)射和接收由于障礙物，信號被衰減、反射、衍射、折射。理想環(huán)境的信道模型，由空間傳輸模型Friis，自由空間方程式為：是無線信號的波長，單位是m，Pt是發(fā)射功率；Pr是接收功率；Gr是接收方的天線增益；Gt是發(fā)射方的天線增益；

10、Ft是系統的損耗因子。4.1 信道指標參數廣播速率算法的設計與實現廣播速率算法的設計與實現接收信號指示強度（RSSI）RSSI作為物理層信息的一個參考量，可由（網卡）硬件直接讀取，表示天線接收一個數據的信號強度。RSSI是無線發(fā)送層決定是否增大廣播發(fā)送強度即發(fā)射功率。丟包率丟包率（PER）是網絡傳輸過程中鏈路變差和網絡擁塞碰撞造成的，指在單位時間內丟失的數據包與發(fā)送的數據包的比率。本算法研究在一定丟包率范圍內不考慮碰撞丟包，而認為是鏈路影響丟包。4.1 信道指標參數廣播速率算法的設計與實現廣播速率算法的設計與實現VRAB算法實現過程，步驟如下：1）首先，在系統啟動時根據當前無線模式支持的有效速率初始化速率控制信息列表；2）RSU接收OBU廣播數據帖，對OBU發(fā)送的廣播數據頓數量和RSSI值進行統計；3）RSU將OBU的統計信息和OBU的GPS位置信息添加到M-Beacon中，同時清空原有統計信息，再周期性反饋給OBU；4.1 算法實現廣播速率算法的設計與實現廣播速率算法的設計與實現4）OBU接收M-Beacon幀，根據其攜帶的RSU的位置信息和OBU本身位置信息計算相對距離D，并與距離閥值D_Threshold進行比較：若DD_Threshold時，則將發(fā)送速率