【導(dǎo)讀】Collection，簡(jiǎn)稱ETC)可以有效地解決這一問(wèn)題，本文在對(duì)ETC系統(tǒng)的分析基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究DSRC通信協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。Communication，簡(jiǎn)稱DSRC)與OBU實(shí)現(xiàn)通信和數(shù)據(jù)交互，完成交易過(guò)程。數(shù)據(jù)鏈路層、應(yīng)用層。國(guó)內(nèi)的DSRC協(xié)議是基于。從而，交通控制中心可以通過(guò)與行駛車(chē)輛的數(shù)據(jù)通信實(shí)現(xiàn)對(duì)車(chē)輛的智能管理，同時(shí)車(chē)輛還能夠接入交通信息網(wǎng)，使用信息網(wǎng)中的資源?？刂谱訉舆M(jìn)行詳細(xì)分析與實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，通過(guò)外場(chǎng)測(cè)試其通信過(guò)程，驗(yàn)。證協(xié)議的一致性、可靠性和穩(wěn)定性。最后指出了關(guān)于DSRC協(xié)議的缺點(diǎn)和不足。的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以。對(duì)本研究提供過(guò)幫助和做出過(guò)貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均。已在文中作了明確的說(shuō)明并表示了謝意?，F(xiàn)象日益嚴(yán)重，隨之而來(lái)的交通污染與交通事故也越來(lái)越多。長(zhǎng)期廣泛的研究和

　　

【正文】 域 的第 一 個(gè)比特起，到信息 域 的最后一 個(gè)比特止，其初始值應(yīng)為 FFFF。 比特 序列傳輸 順序 標(biāo)記 (flag)、鏈路地址、 MAC控制 域 、和 LPDU中每字節(jié) 都必須首先傳輸其最低有效位 (LSB)。傳輸 FCS時(shí)應(yīng)先傳輸其 最高項(xiàng) 的系數(shù)。 鏈路地址 (LID) 鏈路地址 域 中存放著鏈路標(biāo)示符 (LID)。鏈路地址 域 中 應(yīng)包含有一個(gè)私有 LID(4字節(jié) )或一個(gè)多點(diǎn)傳送 LID(1字節(jié) )和一個(gè)廣播 LID(1字節(jié) )其 中的一個(gè)。鏈路地址 域每一字節(jié)的 最低有效位 (LSB)都是一個(gè)擴(kuò)展位。 私有鏈路標(biāo)示符 (LID)， 私有 LID包括 28位，其值在 0到 268435455之間。 如果一個(gè) 鏈路地址 域字節(jié) 的 最低有效位 (LSB)為 “ 0”， 表明下面還有一個(gè)字節(jié)的鏈路地址 域 。 如果 的 LSB為 “ 1”表示 這是鏈路地址 域 的最后一個(gè)字節(jié)。 具體 如圖 所示： 0001* * * * * * ** * * * * * ** * * * * * ** * * * * * *M S B L S B 圖 私有鏈路地址域格式 廣播鏈路標(biāo)示符 (LID)， 廣播 LID等于 127。如圖 ： 01 1 1 1 111M S B L S B 圖 廣播鏈路地址域格式 多點(diǎn)傳送鏈路標(biāo)示符 (LID)， 多點(diǎn)傳送 LID的值在 0到 126之間。多點(diǎn)傳送 LID的值為 0用于檢測(cè) ，多點(diǎn)傳送 LID的值在 120到 126之間用于私有用途。如圖 ： 1M S B L S B* * * * * * *第 7 6 5 4 3 2 1 0 B 圖 多點(diǎn)傳送鏈路地址域格式 媒介 訪問(wèn) 控制 層 (MAC) MAC子層 控制著 RSU和 OBU上 對(duì)物理媒介的使用 ， 為 DSRC專用，具備半雙工模式和同步時(shí)分多址 訪問(wèn) (TDMA)的特性。在被動(dòng) 式 ETC系統(tǒng)中，對(duì)物理媒介的訪問(wèn) 控制權(quán)始終在 RSU端。在 OBU上 有一個(gè)私有媒 介 響應(yīng)計(jì)時(shí) 器 ， 當(dāng) OBU每發(fā)出一個(gè)上 行 鏈路窗口 請(qǐng)求 時(shí) ， 便重新 設(shè)定該 計(jì)時(shí)器 的 值 。當(dāng) OBU每 被 分配 到一個(gè)公共上行鏈路 窗口 ，該 計(jì)時(shí)器的值加 1。在 OBU發(fā)出 上行 鏈路窗口 分配 請(qǐng)求后， RSU為其分配的私有上行 鏈路窗口 ， 其后 進(jìn)行 的再次 窗口 分配都必須在該私有媒介響應(yīng)計(jì)時(shí)器溢出之前完成 。 下行鏈 路的 MAC控制 域 L D ( 0 ) A C / R S X X X 圖 下行鏈路 MAC 控制域 L LPDU存在位，指示該幀中是否包含一個(gè) LPDU。 “ 0”表示 不包含 LPDU，“ 1”表示 包含 LPDU。最小的 LPDU只包含 一個(gè) LLC控制 域 。 D 方向標(biāo)識(shí)符，用于指明鏈路方向，“ 0”表示下行鏈路方向，“ 1”表示上行鏈路方向。 第三章 DSRC 協(xié)議理論研究 25 A 媒體分配位，用于分配媒介。“ 0”表示 RSU沒(méi)有分配上行鏈路窗口， 1表示 RSU分配了上行鏈路窗口。 C/R LLC命令 /相應(yīng)位，用于標(biāo)識(shí)該幀中的 LPDU是命令還是相應(yīng)。如果 LPDU存在位為“ 0”，則 C/R位被忽略。 “ 0”命令 LPDU，“ 1”響應(yīng) LPDU。 S MAC序號(hào)位，用于區(qū)分私有上行鏈路窗口是第一次分配，還是被重新分配的。 X 保留， 設(shè)置 為“ 0” 。 上行鏈路的 MAC控制 域 L D ( 1 ) R C / R X X X X 圖 上行鏈路 MAC 控制域 L LPDU存在位，指示改幀是否包含一個(gè) LPDU?！?0”表示不包含 LPDU，“ 1”表示包含 LPDU，最小的 LPDU只包含一個(gè) LLC控制域。 D 方向標(biāo)識(shí)符，用于指明鏈路方向，“ 0”表示下行鏈路方向，“ 1” 表示上行鏈路方向。 R 媒介請(qǐng)求位，用于請(qǐng)求分配上行鏈路窗口，“ 0”表示 OBU沒(méi)有請(qǐng)求分配上行鏈路窗口，“ 1”表示 OBU請(qǐng)求分配上行鏈路窗口。 C/R LLC命令 /相應(yīng)位，用于指示改幀中的 LPDU是命令還是響應(yīng)。如果 LPDU存在位“ 0”，則 C/R位被忽略。 “ 0”命令 LPDU，“ 1”響應(yīng) LPDU。 X 保留，設(shè)置為“ 0”。 窗口 管理 ， MAC最主要的功能之一就是實(shí)現(xiàn)了 窗口 管理，其大致情況如圖。 下 行 鏈 路 窗 口廣 播 或 私 有 L I D下 行 鏈 路 窗 口私 有 L I D私 有 上 行 鏈 路 窗 口下 行 鏈 路 窗 口廣 播 L I D公 共 上 行 鏈 路 窗 口下 行 鏈 路 窗 口廣 播 L I D公 共 上 行 鏈 路 窗 口公 共 上 行 鏈 路 窗 口? ?下 行 鏈 路 幀 沒(méi) 有 分 配 窗 口沒(méi) 有 分 配 上 行 鏈 路 窗 口下 行 鏈 路 幀 經(jīng) 行 了 窗 口 分 配分 配 了 私 有 上 行 鏈 路 窗 口下 行 鏈 路 幀 經(jīng) 行 了 窗 口 分 配分 配 了 公 共 上 行 鏈 路 窗 口下 行 鏈 路 幀 經(jīng) 行 了 窗 口 分 配分 配 了 連 續(xù) 的 公 共 上 行 鏈 路 窗 口圖 窗口管理概況 (1)下行 鏈路窗口 從幀頭的第 1位開(kāi)始，以下行鏈路第 二 層幀的結(jié)束標(biāo)記的最后 1位結(jié)束 (該 窗口中不包括在物理層中定義的幀尾 )。 RSU發(fā)送幀的過(guò)程就是下行 鏈路窗口 的分配過(guò)程。如果下行 鏈路窗口 的前一個(gè) 窗口 是上 (下 )行 鏈路窗口 ，則該下行 鏈路窗口 不能夠在前一個(gè) 窗口 結(jié)束后的 T1(T2)時(shí)間內(nèi)開(kāi)始， 也就是說(shuō)窗口時(shí)距至少為 T1(T2)， 下行 鏈路窗口 中傳輸?shù)牡?二 層幀的長(zhǎng)度不可以超過(guò) N2。 如圖 。 上 行 鏈 路 窗 口下 行 鏈 路 窗 口幀 頭 開(kāi) 始 f l a g 結(jié) 束 f l a g . . .T 1下 行 鏈 路 窗 口 的 最 長(zhǎng) 持 續(xù) 時(shí) 間下 行 鏈 路 窗 口下 行 鏈 路 窗 口幀 頭 開(kāi) 始 f l a g 結(jié) 束 f l a g . . .T 2下 行 鏈 路 窗 口 的 最 長(zhǎng) 持 續(xù) 時(shí) 間 圖 下行鏈路窗口 (2)上行 鏈路窗口 上行 鏈路窗口中 RSU將下行鏈路幀 的 MAC控制 域 中的 A位設(shè)為 “ 1” ，可分配： 鏈路窗口 一個(gè)私有上行 鏈路窗口 只 可以 供某一個(gè) OBU使用，并且其 LID必須和分配該 窗口 的幀的私有 LID相同。其結(jié)束時(shí)刻可以在：該 窗口 開(kāi)始后的 T4A，如果在此時(shí)刻以前沒(méi)有 OBU開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)，或被傳輸?shù)?第二層 幀結(jié)束標(biāo)記的最后一位傳送完畢的時(shí)刻，和從該 窗口 開(kāi)始到結(jié)束不可以超過(guò)私有上行 鏈路窗口 的最長(zhǎng)時(shí)間 N3。 如圖 。 私 有 上 行 鏈 路 窗 口 的 最 長(zhǎng) 持 續(xù) 時(shí) 間下 行 鏈 路 窗 口私 有 上 行 鏈 路 窗 口幀 頭 開(kāi) 始 f l a g 結(jié) 束 f l a g . . .T 3T 4 A 圖 一個(gè)私有上行 鏈路窗 鏈路窗口 一 個(gè) 下行鏈路幀可同時(shí)分配的連續(xù)公共上行 鏈路窗口 的最大個(gè)數(shù)為 N5， RSU從中選擇一個(gè)公共上行 鏈路窗口 的概率是 1/NS。任意 OBU可以按照一定的規(guī)則使用公共上行 鏈路窗口 。一個(gè)公共上行 鏈路窗口 的開(kāi)始時(shí)刻可以在：在分配該 窗口第三章 DSRC 協(xié)議理論研究 27 的下行鏈路幀結(jié)束后，如果該 窗口 是第一個(gè)公共上行鏈路 窗口 ，則在 T3時(shí)間后開(kāi)始 ， 如果該 窗口 的前 一 窗口 是公共上行 鏈路窗口 ，則立即開(kāi)始。 一個(gè)公共上行 鏈路窗口 應(yīng)在該 窗口 開(kāi)始 T5時(shí)間后結(jié)束，并應(yīng)在該公共上行 鏈路窗口 開(kāi)始后的 T4A時(shí)刻之前開(kāi)始傳送被傳輸 第二層 幀 。 公共上行 鏈路窗口 傳輸?shù)牡诙?幀的最大長(zhǎng)度為 N4。 如圖 。 T 5下 行 鏈 路 窗 口私 有 上 行 鏈 路 窗 口幀 頭 開(kāi) 始 f l a g 結(jié) 束 f l a g. . .T 3T 4 B. . .T 4 BT 5圖 一個(gè)或多個(gè)連續(xù)的公共上行 鏈路窗口 邏輯鏈路控制子層 (LLC) LLC服務(wù)是基于 ISO/IEC88022標(biāo)準(zhǔn)的確認(rèn)無(wú)連接和未確認(rèn)無(wú)連接服務(wù) ， 為數(shù)據(jù)傳輸命令 PDU和響應(yīng) PDU，并解釋接收到的命令 PDU和響應(yīng) PDU、信號(hào)內(nèi)部交換的初始化、數(shù)據(jù)流的組織并完成部分錯(cuò)誤控制和錯(cuò)誤恢復(fù)功能。 具體命令與響應(yīng)格式將在下一章詳細(xì)介紹。 未確認(rèn)無(wú)連接模式 的 服務(wù) 未確認(rèn)無(wú)連接模式數(shù)據(jù)傳輸服務(wù) 為應(yīng)用層實(shí)體提供了在未確認(rèn)的基礎(chǔ)上無(wú) 須建立數(shù)據(jù)鏈路層連接 就可以交換鏈路服務(wù)數(shù)據(jù)單元 (LSDU)的方法。未確認(rèn)操作可以 保障 未確認(rèn)無(wú)連接模式服務(wù)通過(guò)數(shù)據(jù)鏈路的協(xié)議復(fù)雜性最小。當(dāng)較高層提供任何基本恢復(fù)和隨后的服務(wù)時(shí)，也可以采用這種操作，這些基本恢復(fù)和隨后的服務(wù)就無(wú)須在數(shù)據(jù)鏈路層中復(fù)制 。除此之外，在確保每個(gè)數(shù)據(jù)鏈路層數(shù)據(jù)單元的正確性不是很重要， 傳輸一些初始數(shù)據(jù)時(shí)，這種操作也是可用的。 確認(rèn)無(wú)連接模式 的 服務(wù) 確認(rèn)無(wú) 連接模式數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)為應(yīng)用層實(shí)體提供了無(wú)須建立數(shù)據(jù)鏈路連接 就可以交換在 LLC層中確認(rèn)的鏈路服務(wù)數(shù)據(jù)單元 (LSDU)的方法。該服務(wù)為一個(gè)應(yīng) 用層實(shí)體提供了可以向另一個(gè)應(yīng)用層實(shí)體發(fā)送數(shù)據(jù)、請(qǐng)求一個(gè)預(yù)先準(zhǔn)備 好 的數(shù)據(jù)單元、或交換數(shù)據(jù)的方法。 確認(rèn)操作提供了確認(rèn)無(wú)連接模式數(shù)據(jù)單元交換服務(wù)，從而一個(gè)應(yīng)用層實(shí)體可以同時(shí)向另一個(gè)應(yīng)用層實(shí)體發(fā)送和請(qǐng)求返回?cái)?shù)據(jù)。盡管交換服務(wù)是無(wú)連接的，由初始站傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的依次傳遞卻是可以得到保證的。 (1)LPDU格式 所有的 LPDU都必須遵循圖 。 L L C 控 制 域 信 息 域8 比 特 N * 8 比 特N ( N = 0 ) 為 字 節(jié) 數(shù) ， N 值 的 上 限有 參 數(shù) N 2 、 N 3 、 N 4 給 出 圖 LPDU 格式 (2)LLC控制 域 LLC控制 域 是用于指派命令和響應(yīng)的一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。格式如圖 。 M M M P / F M M 1 1M S B L S B 圖 LLC 控制域 最低兩個(gè)有效位為比特“ 1”。 M 修改功能位 P/F 輪詢 (POLL)位，用于命令 LPDU的發(fā)送。 P為“ 1”，表示輪詢 (POLL)； P為“ 0”，表示無(wú)輪詢 (POLL)。終止 (FINAL)位，用于響應(yīng) LPDU的發(fā)送。 F為“ 1”，表示終止 (FINAL)， F為“ 0”，表示無(wú)終止 (FINAL)。 (3)信息域 信息域包含有整數(shù)個(gè) (包括 0)8位二進(jìn)制字符。 (4)無(wú)效 LPDU 只要符合一個(gè)下述條件的 LPDU都是無(wú)效的，無(wú)效的 LPDU應(yīng)被忽略 * MAC子層將 LPDU定義為無(wú)效的。 * LPDU在長(zhǎng)度上不是整數(shù)個(gè) 8位二進(jìn)制字符。 * 長(zhǎng)度為 0(沒(méi)有控制域 ) * 沒(méi)有本標(biāo)準(zhǔn)中定義的有效命令或響應(yīng)控制 域 * 未確認(rèn)無(wú)連接 LLC命令或響應(yīng)控制 域 * 未確認(rèn)無(wú)連接響應(yīng)控制 域 ，并且在信息域中沒(méi)有 ACn響應(yīng)狀態(tài)子域。 數(shù)據(jù)鏈路層開(kāi)銷 下表針對(duì)不同的命令和響應(yīng)，說(shuō)明了由數(shù)據(jù)鏈路層引入的開(kāi)銷 (字節(jié) )。為了便于計(jì)算，我們假定私有 LID長(zhǎng)度為 4個(gè)字節(jié)，并且忽略了 0位插入程序。 第三章 DSRC 協(xié)議理論研究 29 表 DSRC 協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層開(kāi)銷 純 MAC 幀 包含 UI 命令 PDU 的幀 ACn命令 ACn相應(yīng) 廣播 LID 私有 LID 廣播 LID 私有 LID Framing(Flag/FCS) 4 4 4 4 4 4 鏈路地址域 1 1 1 4 4 4 MAC 控制域 1 1 1 1 1 1 LLC 控制域 1 1 1 1 狀態(tài)子域 1 第二層開(kāi)銷 6 9 7 10 10 11 鏈路層主要參數(shù) 鏈路層主要參數(shù)見(jiàn)表 。 表 鏈路層主要參數(shù) 參數(shù) 參數(shù)定義 參數(shù)取值 T1 下行鏈路幀與后面相鄰 的上行鏈路幀的最短間隔時(shí)間 160μ s T2 上行鏈路幀與后面相鄰的下行鏈路幀的最短間隔時(shí)間 32μ s T3 下行鏈路幀與后面相鄰的下行鏈路幀的最短間隔時(shí)間 10μ s Tu 時(shí)間單位 448μ s N1 專用鏈路建立請(qǐng)求延時(shí)計(jì)數(shù)器 0～ 7 N2 第二層幀的最長(zhǎng)八位位組數(shù) 128 N3 內(nèi)部傳送計(jì)數(shù)器 N4 確認(rèn)定時(shí)器 注：本部分對(duì) N N4 的參數(shù)取值不做規(guī)定。 DSRC 協(xié)議 應(yīng)用層 應(yīng)用層核心 的組成部分有傳輸核心 (TKernel)、 初始化核心 (IKernel)或廣播核心 (BKernel)二者之一，或二者兼有。應(yīng)用層 并 沒(méi)有包含 OSI第 7層的所有功能，而包含了部分 OSI較低層的功能，從而可以使用由 DSRC數(shù)據(jù)鏈路層提供的服務(wù)，并且具備 OSI基本參考模 中媒介層的功能。因此，應(yīng)用層可為應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸和初始化提供服務(wù)，并可實(shí)現(xiàn)通信初始化 、 廣播服務(wù)支持 等 操作 [22]。 傳輸核心 (TKernel) 傳輸核心 (TKernel)為 初始化核心 (IKernel)、 廣播核心 (BK