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摘 要：在DSRC的场景之下，根据其车辆行驶的特征提出一种MAC层的运动优先级别的调配机制。根据不同消息的急缓程度来予以不一样的优先级别，确定不同优先级别，需要建立含有距离、时间、方向等参数的函数。要保证紧急的救援车辆顺畅通信，需要引入绝对优先级别，同时针对高速公路的两个方向行驶特点，使安全信息得到方向的属性。结果表明，与传统机制相比，此论文提出的这类机制能够有效降低网络的负载、提升网络资源的利用率。
关键词：DSRC;绝对优先级别
1 导言
对于 DSRC（Dedicated Short Range Communications），它是近几年来高速发展的一种高效的，在运输行业获得很高重视的短程的通信技术，这种技术可以实现在规定区域内对快速运动的运动目标的识别和两个方向的通信，主要由 OBU和RSU组成。它能为车对车、车对路提供数据单向传输或两个方向的同时传输的通信。车辆在行车的过程当中可以通过这项技术得到网络中的各种有关交通的信息，同时也提供有关行驶车辆的信息数据给交通控制中心。DSRC 主要由OBU和RSU组成。通过建立 RSU和 OBU之间的通信，可以让车辆在快速运动情况下和路两旁设备实现交换数据。DSRC 的 MAC 层中处于关键地位的是IEEE 802.11p 协议，IEEE 802.11p 协议，在物理层中的 5.85～5.925GHz 的频段被分为 7 个 频率为10MHz 的信道，其中含有一个调控信道 CCH和 6 个帮助信道 SCH，CCH 负责当时性要求相对高的信息传输，只用于安全通讯，此协议在几年来得到了全面的研究。但在 MAC 层的调配机制上还有一些运用上的不足。在信道中通常都会存有很多的弱急紧程度的安全信息，因此当突然需要发送急紧安全信息的时候，可能会致使它在队伍中排队而堵塞甚至遗弃，进一步影响急紧消息的传送。当前关于传送安全类消息方面的研究还有一些问题需要解决：第一，在探究安全类信息时没有采用多重优先级别机制;第二，要使用确定优先级别的方式传送安全信息，而不适合使用紧急场景的运动演练;第三，多数研究使用传统的确定时间延时限制方式处理，无法适应车辆变化的实体环境。这类现象形成的主要原因是MAC层的调配机制还有很大的提升空间。
2.有方位性质的 MAC 层运动优先级别调配机制
文献表明，如果能在不到500ms 就使事故的信息到达周围车辆的话，就可以避免百分之六十的交通事故发生。安全信息分为三种类型。在后面如果没有特别说明，安全类消息就是事故警示类消息。在车辆运动途中，依据安全类消息的急缓程度，把相应的 MAC 帧分为n 类，从1 到n 分别对应从低到高的优先级别。其中，把n定义为绝对的优先级别，就是这类安保全消息的优先级别别在规定范围里不会降低;其他的优先级别为运动优先级，也就是说其他的安全消息会随变量的改变而改变，一直到超出变量的限制而变为无效。不同的时间会被对应不同的优先级别，比如要保证通畅行驶的应急车辆就要是绝对的優先级别;在一个地方发生事故的话，就要求这个地方保证一定范围内的消息的优先级要相对较高，距离事故发生地点越近就越要有高的级别，距离太远的地方就不需要关心，否则就会浪费过多资源和宽带;一般提示如天气等可以用最低优先级。
2.1 消息传输相关函数
安全消息是跟时间和距离有关的，对于紧急程度不高的安全信息来说，它并不是紧随时间和距离变化的，但是对有高优先级的事故消息要在一定范围内及时传输，但是在这个事件影响范围之外的区域这种消息就不具有高优先级，甚至不需要被知道，所以对于不同时间和地点的车辆来说，不同种类的消息的优先级别是不一样的。在高速公路的现实场景下，一般事故只影响单向行驶的车道，对反方向车道并没有影响，除此之外，特殊车辆也只需要在事故发生车道上要求优先通过。
2.2 调度机制
前面提出的带有方向属性的运动优先级别调配机制根据的是消息的时间、空间、方向属性，。它的主要过程分为 三 步：一、根据消息的方向属性来确定是否接受此消息;二、算出优先级;三、判断是放进队列中还是丢掉。消息只有符合自己的方向属性才能被接受，同时要满足 f大于零，如果 f小于等于零，那就说明这个消息已经超过时间和空间的限制了，就需要丢弃。如果消息满足f大于零，那么就进入到队列中等待。在仿真的过程中，共产生四种优先级的消息，在存在的时间和空间范围里，各种优先级都能很好的传递，并没有出现低优先级别得不到传输和转发而高优先级别的消息也没有过多的占用。此文章中提出的运动优先级别机制，总的时间延迟比固定的时间延迟少，这是因为有路旁设备，消息的传输的速度不会因为车的数量少而去花费很多时间去寻找下一辆车，消息可以很快的传输，就算是在车辆很多的时候，总的时间延迟虽然增加但是还是比固定的限制机的总时延低，比和时空有关的优先级也更好。
2.3函数优先级别的判定
对有限的带宽资源来说，把安全消息限制在一定的时间和空间范围内是必要的，也是符合实际需求的。设 th为当前传输时延和在队列中排队等待时延，tw为寻找下一跳的等待时延。对于 DSRC的车对路系统来说，因为有路侧设备，时延不会因为车辆少而变大，也就是说在节点密度不高的情况下，消息不需要花大量时间其寻找下一个接收点，仍然可以即时传送。所以时延临界点的值可以适当设低一点，不能设置过高，因为超出影响范围的信息并没有意义。
3.结束语
DSRC 会成为未来交通发展的重要技术，针对MAC 层在优先级别上无法适应实际的交通环境的缺点，此论文改进了消息优先级别的分级方法，车辆通讯的模型是根据时间、空间和方向来建立的。同时通过仿真实验，证明该机制在能够减少网络的负载，提高网络使用性能，也能适应现实的交通场景。
参考文献：
[1]Hafeez KA，et al.Performance Analysis and Enhancement of the DSRC for VANET's Safety Applications[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology.2013，62（7）：3069-3083.
[2]John B，Kenney.Dedicated Short-Range Communications（DSRC）Standards in the United States[J].Proceedings of the IEEE.2011，99（7）：1162-1182.
[3]Ping Wang，Fei Wang， Yusheng Ji，et al.Performance analysis of EDCA with strict priorities broadcast in IEEE802.11p VANETs[C]，International Conference on Computing，Networking and Communications（ICNC）.2014：403-407，3-6
[4]孙健.车辆自组织网络中安全消息的优先级调度和拥塞控制[D]，西安电子科技大学，2012.
[5]Sahebgharani S， Shahverdy M.A Scheduling Algorithm for Downloading Data from RSU Using Multicast Technique[C].Ninth International Conference on Information Technology：New Generations（ITNG），2012：809-814，16-18
作者简介：
李乔（1990-），女，汉族，河南焦作市人，力学与工程科学学院，安全科学与技术。
关键词：DSRC;绝对优先级别
1 导言
对于 DSRC（Dedicated Short Range Communications），它是近几年来高速发展的一种高效的，在运输行业获得很高重视的短程的通信技术，这种技术可以实现在规定区域内对快速运动的运动目标的识别和两个方向的通信，主要由 OBU和RSU组成。它能为车对车、车对路提供数据单向传输或两个方向的同时传输的通信。车辆在行车的过程当中可以通过这项技术得到网络中的各种有关交通的信息，同时也提供有关行驶车辆的信息数据给交通控制中心。DSRC 主要由OBU和RSU组成。通过建立 RSU和 OBU之间的通信，可以让车辆在快速运动情况下和路两旁设备实现交换数据。DSRC 的 MAC 层中处于关键地位的是IEEE 802.11p 协议，IEEE 802.11p 协议，在物理层中的 5.85～5.925GHz 的频段被分为 7 个 频率为10MHz 的信道，其中含有一个调控信道 CCH和 6 个帮助信道 SCH，CCH 负责当时性要求相对高的信息传输，只用于安全通讯，此协议在几年来得到了全面的研究。但在 MAC 层的调配机制上还有一些运用上的不足。在信道中通常都会存有很多的弱急紧程度的安全信息，因此当突然需要发送急紧安全信息的时候，可能会致使它在队伍中排队而堵塞甚至遗弃，进一步影响急紧消息的传送。当前关于传送安全类消息方面的研究还有一些问题需要解决：第一，在探究安全类信息时没有采用多重优先级别机制;第二，要使用确定优先级别的方式传送安全信息，而不适合使用紧急场景的运动演练;第三，多数研究使用传统的确定时间延时限制方式处理，无法适应车辆变化的实体环境。这类现象形成的主要原因是MAC层的调配机制还有很大的提升空间。
2.有方位性质的 MAC 层运动优先级别调配机制
文献表明，如果能在不到500ms 就使事故的信息到达周围车辆的话，就可以避免百分之六十的交通事故发生。安全信息分为三种类型。在后面如果没有特别说明，安全类消息就是事故警示类消息。在车辆运动途中，依据安全类消息的急缓程度，把相应的 MAC 帧分为n 类，从1 到n 分别对应从低到高的优先级别。其中，把n定义为绝对的优先级别，就是这类安保全消息的优先级别别在规定范围里不会降低;其他的优先级别为运动优先级，也就是说其他的安全消息会随变量的改变而改变，一直到超出变量的限制而变为无效。不同的时间会被对应不同的优先级别，比如要保证通畅行驶的应急车辆就要是绝对的優先级别;在一个地方发生事故的话，就要求这个地方保证一定范围内的消息的优先级要相对较高，距离事故发生地点越近就越要有高的级别，距离太远的地方就不需要关心，否则就会浪费过多资源和宽带;一般提示如天气等可以用最低优先级。
2.1 消息传输相关函数
安全消息是跟时间和距离有关的，对于紧急程度不高的安全信息来说，它并不是紧随时间和距离变化的，但是对有高优先级的事故消息要在一定范围内及时传输，但是在这个事件影响范围之外的区域这种消息就不具有高优先级，甚至不需要被知道，所以对于不同时间和地点的车辆来说，不同种类的消息的优先级别是不一样的。在高速公路的现实场景下，一般事故只影响单向行驶的车道，对反方向车道并没有影响，除此之外，特殊车辆也只需要在事故发生车道上要求优先通过。
2.2 调度机制
前面提出的带有方向属性的运动优先级别调配机制根据的是消息的时间、空间、方向属性，。它的主要过程分为 三 步：一、根据消息的方向属性来确定是否接受此消息;二、算出优先级;三、判断是放进队列中还是丢掉。消息只有符合自己的方向属性才能被接受，同时要满足 f大于零，如果 f小于等于零，那就说明这个消息已经超过时间和空间的限制了，就需要丢弃。如果消息满足f大于零，那么就进入到队列中等待。在仿真的过程中，共产生四种优先级的消息，在存在的时间和空间范围里，各种优先级都能很好的传递，并没有出现低优先级别得不到传输和转发而高优先级别的消息也没有过多的占用。此文章中提出的运动优先级别机制，总的时间延迟比固定的时间延迟少，这是因为有路旁设备，消息的传输的速度不会因为车的数量少而去花费很多时间去寻找下一辆车，消息可以很快的传输，就算是在车辆很多的时候，总的时间延迟虽然增加但是还是比固定的限制机的总时延低，比和时空有关的优先级也更好。
2.3函数优先级别的判定
对有限的带宽资源来说，把安全消息限制在一定的时间和空间范围内是必要的，也是符合实际需求的。设 th为当前传输时延和在队列中排队等待时延，tw为寻找下一跳的等待时延。对于 DSRC的车对路系统来说，因为有路侧设备，时延不会因为车辆少而变大，也就是说在节点密度不高的情况下，消息不需要花大量时间其寻找下一个接收点，仍然可以即时传送。所以时延临界点的值可以适当设低一点，不能设置过高，因为超出影响范围的信息并没有意义。
3.结束语
DSRC 会成为未来交通发展的重要技术，针对MAC 层在优先级别上无法适应实际的交通环境的缺点，此论文改进了消息优先级别的分级方法，车辆通讯的模型是根据时间、空间和方向来建立的。同时通过仿真实验，证明该机制在能够减少网络的负载，提高网络使用性能，也能适应现实的交通场景。
参考文献：
[1]Hafeez KA，et al.Performance Analysis and Enhancement of the DSRC for VANET's Safety Applications[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology.2013，62（7）：3069-3083.
[2]John B，Kenney.Dedicated Short-Range Communications（DSRC）Standards in the United States[J].Proceedings of the IEEE.2011，99（7）：1162-1182.
[3]Ping Wang，Fei Wang， Yusheng Ji，et al.Performance analysis of EDCA with strict priorities broadcast in IEEE802.11p VANETs[C]，International Conference on Computing，Networking and Communications（ICNC）.2014：403-407，3-6
[4]孙健.车辆自组织网络中安全消息的优先级调度和拥塞控制[D]，西安电子科技大学，2012.
[5]Sahebgharani S， Shahverdy M.A Scheduling Algorithm for Downloading Data from RSU Using Multicast Technique[C].Ninth International Conference on Information Technology：New Generations（ITNG），2012：809-814，16-18
作者简介：
李乔（1990-），女，汉族，河南焦作市人，力学与工程科学学院，安全科学与技术。