【導讀】Collection，簡稱ETC)可以有效地解決這一問題，本文在對ETC系統(tǒng)的分析基礎(chǔ)上，重點研究DSRC通信協(xié)議的設計與實現(xiàn)。Communication，簡稱DSRC)與OBU實現(xiàn)通信和數(shù)據(jù)交互，完成交易過程。數(shù)據(jù)鏈路層、應用層。國內(nèi)的DSRC協(xié)議是基于。從而，交通控制中心可以通過與行駛車輛的數(shù)據(jù)通信實現(xiàn)對車輛的智能管理，同時車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行詳細分析與實現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，通過外場測試其通信過程，驗。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)議的缺點和不足。的指導下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均。已在文中作了明確的說明并表示了謝意。現(xiàn)象日益嚴重，隨之而來的交通污染與交通事故也越來越多。長期廣泛的研究和

　　

【正文】 域 的第 一 個比特起，到信息 域 的最后一 個比特止，其初始值應為 FFFF。 比特 序列傳輸 順序 標記 (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時應先傳輸其 最高項 的系數(shù)。 鏈路地址 (LID) 鏈路地址 域 中存放著鏈路標示符 (LID)。鏈路地址 域 中 應包含有一個私有 LID(4字節(jié) )或一個多點傳送 LID(1字節(jié) )和一個廣播 LID(1字節(jié) )其 中的一個。鏈路地址 域每一字節(jié)的 最低有效位 (LSB)都是一個擴展位。 私有鏈路標示符 (LID)， 私有 LID包括 28位，其值在 0到 268435455之間。 如果一個 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 多點傳送鏈路標示符 (LID)， 多點傳送 LID的值在 0到 126之間。多點傳送 LID的值為 0用于檢測 ，多點傳送 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 多點傳送鏈路地址域格式 媒介 訪問 控制 層 (MAC) MAC子層 控制著 RSU和 OBU上 對物理媒介的使用 ， 為 DSRC專用，具備半雙工模式和同步時分多址 訪問 (TDMA)的特性。在被動 式 ETC系統(tǒng)中，對物理媒介的訪問 控制權(quán)始終在 RSU端。在 OBU上 有一個私有媒 介 響應計時 器 ， 當 OBU每發(fā)出一個上 行 鏈路窗口 請求 時 ， 便重新 設定該 計時器 的 值 。當 OBU每 被 分配 到一個公共上行鏈路 窗口 ，該 計時器的值加 1。在 OBU發(fā)出 上行 鏈路窗口 分配 請求后， RSU為其分配的私有上行 鏈路窗口 ， 其后 進行 的再次 窗口 分配都必須在該私有媒介響應計時器溢出之前完成 。 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 LPDU。 “ 0”表示 不包含 LPDU，“ 1”表示 包含 LPDU。最小的 LPDU只包含 一個 LLC控制 域 。 D 方向標識符，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 /相應位，用于標識該幀中的 LPDU是命令還是相應。如果 LPDU存在位為“ 0”，則 C/R位被忽略。 “ 0”命令 LPDU，“ 1”響應 LPDU。 S MAC序號位，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 LPDU?！?0”表示不包含 LPDU，“ 1”表示包含 LPDU，最小的 LPDU只包含一個 LLC控制域。 D 方向標識符，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 媒介請求位，用于請求分配上行鏈路窗口，“ 0”表示 OBU沒有請求分配上行鏈路窗口，“ 1”表示 OBU請求分配上行鏈路窗口。 C/R LLC命令 /相應位，用于指示改幀中的 LPDU是命令還是響應。如果 LPDU存在位“ 0”，則 C/R位被忽略。 “ 0”命令 LPDU，“ 1”響應 LPDU。 X 保留，設置為“ 0”。 窗口 管理 ， MAC最主要的功能之一就是實現(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 有 分 配 窗 口沒 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位開始，以下行鏈路第 二 層幀的結(jié)束標記的最后 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)送幀的過程就是下行 鏈路窗口 的分配過程。如果下行 鏈路窗口 的前一個 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 窗口 結(jié)束后的 T1(T2)時間內(nèi)開始， 也就是說窗口時距至少為 T1(T2)， 下行 鏈路窗口 中傳輸?shù)牡?二 層幀的長度不可以超過 N2。 如圖 。 上 行 鏈 路 窗 口下 行 鏈 路 窗 口幀 頭 開 始 f l a g 結(jié) 束 f l a g . . .T 1下 行 鏈 路 窗 口 的 最 長 持 續(xù) 時 間下 行 鏈 路 窗 口下 行 鏈 路 窗 口幀 頭 開 始 f l a g 結(jié) 束 f l a g . . .T 2下 行 鏈 路 窗 口 的 最 長 持 續(xù) 時 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位設為 “ 1” ，可分配： 鏈路窗口 一個私有上行 鏈路窗口 只 可以 供某一個 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)束時刻可以在：該 窗口 開始后的 T4A，如果在此時刻以前沒有 OBU開始發(fā)送數(shù)據(jù)，或被傳輸?shù)?第二層 幀結(jié)束標記的最后一位傳送完畢的時刻，和從該 窗口 開始到結(jié)束不可以超過私有上行 鏈路窗口 的最長時間 N3。 如圖 。 私 有 上 行 鏈 路 窗 口 的 最 長 持 續(xù) 時 間下 行 鏈 路 窗 口私 有 上 行 鏈 路 窗 口幀 頭 開 始 f l a g 結(jié) 束 f l a g . . .T 3T 4 A 圖 一個私有上行 鏈路窗 鏈路窗口 一 個 下行鏈路幀可同時分配的連續(xù)公共上行 鏈路窗口 的最大個數(shù)為 N5， RSU從中選擇一個公共上行 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 。一個公共上行 鏈路窗口 的開始時刻可以在：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 是第一個公共上行鏈路 窗口 ，則在 T3時間后開始 ， 如果該 窗口 的前 一 窗口 是公共上行 鏈路窗口 ，則立即開始。 一個公共上行 鏈路窗口 應在該 窗口 開始 T5時間后結(jié)束，并應在該公共上行 鏈路窗口 開始后的 T4A時刻之前開始傳送被傳輸 第二層 幀 。 公共上行 鏈路窗口 傳輸?shù)牡诙?幀的最大長度為 N4。 如圖 。 T 5下 行 鏈 路 窗 口私 有 上 行 鏈 路 窗 口幀 頭 開 始 f l a g 結(jié) 束 f l a g. . .T 3T 4 B. . .T 4 BT 5圖 一個或多個連續(xù)的公共上行 鏈路窗口 邏輯鏈路控制子層 (LLC) LLC服務是基于 ISO/IEC88022標準的確認無連接和未確認無連接服務 ， 為數(shù)據(jù)傳輸命令 PDU和響應 PDU，并解釋接收到的命令 PDU和響應 PDU、信號內(nèi)部交換的初始化、數(shù)據(jù)流的組織并完成部分錯誤控制和錯誤恢復功能。 具體命令與響應格式將在下一章詳細介紹。 未確認無連接模式 的 服務 未確認無連接模式數(shù)據(jù)傳輸服務 為應用層實體提供了在未確認的基礎(chǔ)上無 須建立數(shù)據(jù)鏈路層連接 就可以交換鏈路服務數(shù)據(jù)單元 (LSDU)的方法。未確認操作可以 保障 未確認無連接模式服務通過數(shù)據(jù)鏈路的協(xié)議復雜性最小。當較高層提供任何基本恢復和隨后的服務時，也可以采用這種操作，這些基本恢復和隨后的服務就無須在數(shù)據(jù)鏈路層中復制 。除此之外，在確保每個數(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，這種操作也是可用的。 確認無連接模式 的 服務 確認無 連接模式數(shù)據(jù)傳輸服務為應用層實體提供了無須建立數(shù)據(jù)鏈路連接 就可以交換在 LLC層中確認的鏈路服務數(shù)據(jù)單元 (LSDU)的方法。該服務為一個應 用層實體提供了可以向另一個應用層實體發(fā)送數(shù)據(jù)、請求一個預先準備 好 的數(shù)據(jù)單元、或交換數(shù)據(jù)的方法。 確認操作提供了確認無連接模式數(shù)據(jù)單元交換服務，從而一個應用層實體可以同時向另一個應用層實體發(fā)送和請求返回數(shù)據(jù)。盡管交換服務是無連接的，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的一個字節(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”，表示無輪詢 (POLL)。終止 (FINAL)位，用于響應 LPDU的發(fā)送。 F為“ 1”，表示終止 (FINAL)， F為“ 0”，表示無終止 (FINAL)。 (3)信息域 信息域包含有整數(shù)個 (包括 0)8位二進制字符。 (4)無效 LPDU 只要符合一個下述條件的 LPDU都是無效的，無效的 LPDU應被忽略 * MAC子層將 LPDU定義為無效的。 * LPDU在長度上不是整數(shù)個 8位二進制字符。 * 長度為 0(沒有控制域 ) * 沒有本標準中定義的有效命令或響應控制 域 * 未確認無連接 LLC命令或響應控制 域 * 未確認無連接響應控制 域 ，并且在信息域中沒有 ACn響應狀態(tài)子域。 數(shù)據(jù)鏈路層開銷 下表針對不同的命令和響應，說明了由數(shù)據(jù)鏈路層引入的開銷 (字節(jié) )。為了便于計算，我們假定私有 LID長度為 4個字節(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)鏈路層開銷 純 MAC 幀 包含 UI 命令 PDU 的幀 ACn命令 ACn相應 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 第二層開銷 6 9 7 10 10 11 鏈路層主要參數(shù) 鏈路層主要參數(shù)見表 。 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間 10μ s Tu 時間單位 448μ s N1 專用鏈路建立請求延時計數(shù)器 0～ 7 N2 第二層幀的最長八位位組數(shù) 128 N3 內(nèi)部傳送計數(shù)器 N4 確認定時器 注：本部分對 N N4 的參數(shù)取值不做規(guī)定。 DSRC 協(xié)議 應用層 應用層核心 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。應用層 并 沒有包含 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，并且具備 OSI基本參考模 中媒介層的功能。因此，應用層可為應用數(shù)據(jù)傳輸和初始化提供服務，并可實現(xiàn)通信初始化 、 廣播服務支持 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