車(chē)聯(lián)網(wǎng)的速率自適應(yīng)算法

1、車(chē)聯(lián)網(wǎng)的速率自適應(yīng)算法演講：廖恩瑞目錄1234無(wú)線網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)研究現(xiàn)狀無(wú)線網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)研究現(xiàn)狀車(chē)聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)研究車(chē)聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)研究速率自適應(yīng)算法研究速率自適應(yīng)算法研究廣播速率算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)廣播速率算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)研究現(xiàn)狀無(wú)線網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)研究現(xiàn)狀速率適應(yīng)足針對(duì)不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，動(dòng)的調(diào)整傳輸速率使信道容量最大化，系統(tǒng)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(diào)制方式的抗干擾能力就越低。里然有多個(gè)

2、速率可供選擇，但如何在多種同速率之間進(jìn)行切換卻需要進(jìn)一步研究。1.1無(wú)線網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)研究現(xiàn)狀無(wú)線網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)研究現(xiàn)狀速率自適應(yīng)算法根據(jù)獲得信道質(zhì)量信息的方法不同，可以分為基于統(tǒng)計(jì)的方法和基于信道測(cè)量的方法?；诮y(tǒng)計(jì)的方法楚統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間內(nèi)如，誤頓率、吞吐量或者ACK接收成功失敗的次數(shù)等信息來(lái)評(píng)判信道的質(zhì)量。如ARF就是典型的基于統(tǒng)計(jì)的速率自適應(yīng)算法，其通過(guò)統(tǒng)計(jì)連續(xù)幀成功（或失?。┑臄?shù)量實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸速率的動(dòng)態(tài)調(diào)整。這種方法雖然實(shí)時(shí)性較差，但是簡(jiǎn)單、實(shí)現(xiàn)較容易，應(yīng)用廣泛。直接測(cè)量的方法是直接測(cè)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(chē)聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)研究車(chē)

3、聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)研究車(chē)聯(lián)網(wǎng)通信必須保證車(chē)輛在高速移動(dòng)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(shù)）主要用于車(chē)輛識(shí)別；GPS技術(shù)用來(lái)獲取車(chē)輛行駛位置數(shù)據(jù)；無(wú)線傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)信息傳輸與共享，數(shù)字廣播技術(shù)用于發(fā)布動(dòng)態(tài)交通信息等；其中DSRC被認(rèn)為是V2V和V2I通信中最有前景的無(wú)線通信方式，能夠提供高速的無(wú)線通信服務(wù)，實(shí)現(xiàn)小范圍實(shí)時(shí)、準(zhǔn)確和可靠的雙向傳輸，使車(chē)輛和道路之間通信。DSRC不僅可用于電子收費(fèi)等常規(guī)應(yīng)用，更主要是傳輸有時(shí)間上界，對(duì)時(shí)間要求苛刻的安全類消息。2.1車(chē)聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)研究車(chē)聯(lián)網(wǎng)無(wú)線通信技術(shù)研究DSRC的具體實(shí)現(xiàn)方式是WAVE（車(chē)載無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)）WAVE包括IEEE

4、802.11P和IEEE1609協(xié)議族，1609協(xié)議族依賴802.11p協(xié)議，內(nèi)容涉及到車(chē)聯(lián)通信的各個(gè)方面。WAVE協(xié)議很好的解決了車(chē)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(shí)的車(chē)載無(wú)線通信定義了架構(gòu)、管理結(jié)構(gòu)、通信模塊、物理訪問(wèn)和安全機(jī)制等。OSI模型是互聯(lián)網(wǎng)參考模型應(yīng)用最廣泛的，下圖是WAVE協(xié)議棧與OSI模型之間的映射關(guān)系。2.2OSI模型和WAVE模型對(duì)比圖速率自適應(yīng)算法研究速率自適應(yīng)算法研究根據(jù)信道的質(zhì)量選擇合適的傳輸速率以提高系統(tǒng)性能，無(wú)線信道由于傳輸介質(zhì)、工作頻率和傳輸環(huán)境的不同，信號(hào)在傳輸時(shí)勢(shì)必會(huì)遭受衰減、延遲和噪聲的影響。目前速率自

5、適應(yīng)算法主要集中在信道質(zhì)量參數(shù)（PER、SNR、C/I、RSSI、重傳次數(shù)等）的選取、如何從這些參數(shù)中獲取信道的變化。信道參數(shù)可以分為以下四類：探測(cè)包：每隔一定時(shí)間以不同速率或探測(cè)傾評(píng)佔(zhàn)信道，提高了實(shí)時(shí)佔(zhàn)計(jì)能力。連續(xù)成功和失敗的次數(shù)：利用發(fā)送頓連續(xù)成功與失敗的次數(shù)來(lái)估計(jì)信道質(zhì)量。3.1速率自適應(yīng)算法研究速率自適應(yīng)算法研究物理層指標(biāo)SNR、RSSI：物理層指標(biāo)即是一種基于測(cè)量的方法。在一定誤碼率條件下，不同速率其SNR值不同。反過(guò)來(lái)，根據(jù)SNR、RSSI值也可以選擇速率。窗口估計(jì)值：統(tǒng)計(jì)一段時(shí)間內(nèi)數(shù)據(jù)頓的特征來(lái)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(lái)調(diào)整速率大小。從獲得實(shí)時(shí)信道

6、狀態(tài)信息方面，速率自適應(yīng)可分為：閉環(huán)類（直接測(cè)量信息的方法）和開(kāi)環(huán)類（基于統(tǒng)計(jì)信息的方法）兩類。3.2速率自適應(yīng)算法研究速率自適應(yīng)算法研究閉環(huán)類閉環(huán)自適應(yīng)速率控制技術(shù)通過(guò)對(duì)信道參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，由接收機(jī)利用反饋信道將參數(shù)估計(jì)值送回發(fā)送端，并對(duì)發(fā)送端數(shù)據(jù)速率加以控制，以提高系統(tǒng)傳輸性能。前主要通過(guò)如信噪比（SNR）、接收信號(hào)強(qiáng)度（RSS）等來(lái)直接測(cè)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(duì)信道質(zhì)量進(jìn)行估計(jì)，從而選擇最優(yōu)速率。3.3速率自適應(yīng)算法研究速率自適應(yīng)算法研究開(kāi)環(huán)類計(jì)算在一段時(shí)間內(nèi)的發(fā)送數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)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(wú)線信道的狀態(tài)

7、。開(kāi)環(huán)類（基于統(tǒng)計(jì)）的算法能夠獲得在較長(zhǎng)時(shí)間呢你的信道狀態(tài)信息，但很難反應(yīng)信道在短時(shí)間內(nèi)的快速變化。然而，這種方法可以很容易的通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序等軟件實(shí)現(xiàn)，因此目前幾乎所有的廠商都釆用開(kāi)環(huán)類算法。3.4速率自適應(yīng)算法研究速率自適應(yīng)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(shè)置域個(gè)信道等前傳輸速率的信用度。AMRR算法是ONOE算法的改進(jìn)，使用了二進(jìn)制退避的概念，來(lái)適應(yīng)改變的周期，即發(fā)送數(shù)據(jù)采用多速率重傳機(jī)制。SampleRate算法的基本思路是在當(dāng)前速率發(fā)送時(shí)，周期性地用其他速率發(fā)送一些探測(cè)幀，若發(fā)現(xiàn)性能更好，則將其替換。Minstrel算法與SampleRate算法兩者都是

8、基于統(tǒng)計(jì)吞吐量的算法，但前者還使用多速率重傳。Minstrel為每個(gè)速率保持一張歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表，再計(jì)算每一速率成功傳輸?shù)母怕屎屯掏铝?，再確定哪些速率很可能取得最好的吞吐量，SampleRate則只計(jì)算每個(gè)速率的平均傳輸時(shí)間。3.5廣播速率算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)廣播速率算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)本文提出的車(chē)聯(lián)網(wǎng)廣播速率適應(yīng)算法存效的結(jié)合了基于統(tǒng)計(jì)的方法和基于信道測(cè)量的方法廣播的速率自適應(yīng)算法算法VRAB（Vehicle Rate-Adaptive Broadcast）。利用Beacon有效的解決了廣播傳輸?shù)目煽啃詥?wèn)題，具備信道檢測(cè)機(jī)制，同時(shí)Beacon還攜帶基于統(tǒng)計(jì)的PER值和基于測(cè)量的RSSI值，可以準(zhǔn)確的評(píng)

9、估信道質(zhì)量。VRAB算法要求低延時(shí)、傳輸可靠，實(shí)時(shí)佔(zhàn)計(jì)信道質(zhì)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(tǒng)計(jì)與直接測(cè)量參數(shù)相結(jié)合的方法估計(jì)信道質(zhì)量。為了更好地理解信道質(zhì)量與速率選擇的關(guān)系，下面介紹幾種與信道質(zhì)量相關(guān)的參數(shù)4.1 算法的提出廣播速率算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)廣播速率算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)信道損耗模型車(chē)聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用環(huán)境將會(huì)足密集型的城鎮(zhèn)無(wú)線信道，無(wú)線設(shè)備之間的發(fā)射和接收由于障礙物，信號(hào)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(wú)線信號(hào)的波長(zhǎng)，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(tǒng)的損耗因子。4.1 信道指標(biāo)參數(shù)廣播速率算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)廣播速率算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)接收信號(hào)指示強(qiáng)度（RSSI）RSSI作為物理層信息的一個(gè)參考量，可由（網(wǎng)卡）硬件直接讀取，表示天線接收一個(gè)數(shù)據(jù)的信號(hào)強(qiáng)度。RSSI是無(wú)線發(fā)送層決定是否增大廣播發(fā)送強(qiáng)度即發(fā)射功率。丟包率丟包率（PER）是網(wǎng)絡(luò)傳輸過(guò)程中鏈路變差和網(wǎng)絡(luò)擁塞碰撞造成的，指在單位時(shí)間內(nèi)丟失的數(shù)據(jù)包與發(fā)送的數(shù)據(jù)包的比率。本算法研究在一定丟包率范圍內(nèi)不考慮碰撞丟包，而認(rèn)為是鏈路影響丟包。4.1 信道指標(biāo)參數(shù)廣播速率算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)廣播速率算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)VRAB算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程，步驟如下：1）首先，在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)根據(jù)當(dāng)前無(wú)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(shù)據(jù)帖，對(duì)OBU發(fā)送的廣播數(shù)據(jù)頓數(shù)量和RSSI值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)；3）RSU將OBU的統(tǒng)計(jì)信息和OBU的GPS位置信息添加到M-Beacon中，同時(shí)清空原有統(tǒng)計(jì)信息，再周期性反饋給OBU；4.1 算法實(shí)現(xiàn)廣播速率算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)廣播速率算法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)4）OBU接收M-Beacon幀，根據(jù)其攜帶的RSU的位置信息和OBU本身位置信息計(jì)算相對(duì)距離D，并與距離閥值D_Threshold進(jìn)行比較：若DD_Threshold時(shí)，則將發(fā)送速率