TW200926683A - Reducing beacon collision probability - Google Patents
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Description
200926683 九、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種降低在通信系統中信標碰撞機率的方 去本發明亦係關於一種相對應之電腦程式產品及通信器 件。 【先前技術】 經設計用於高行動性站台的特用(Ad_h〇c)無線通信網路 φ (例如,車用特用網路(VANET))要求每個站台具有其鄰近 拓撲的可靠且最新資訊在以順中,鄰近f訊對於例如 協作駕駛與危險警告應用是有利的,並且對於封包路由與 頻道存取協調亦是有利的。為了導出鄰近拓撲資訊,通信 範圍内的站台必須彼此週期地交換資訊。交換資訊的一種 方式疋使用一信標訊息,信標訊息廣播發送者的資訊到其 鄰近站台。一站台可經由接收來自鄰近站台的信標而導出 在其附近的當前網路拓撲。交換信標的一種有效方式是使 ❹ 用一明確定義的同步信標週期。 如果在一通信範圍内的至少兩個站台選擇相0的信標時 以用於發送標信號,則信標碰撞發生。信標碰撞的機 帛取決於通信範圍内的站台數目以及可时標時槽總數。 然而,在相同通信範圍内的站台數目係大的並且可用信標 時槽數目係有限的的情況下,信標碰撞機率係相對高的。 再者,解決信標碰撞所需的時間可能是較長的。 具有長的信標碰撞解決時間的問題在具有高站台行動性 的無線通信網路中是更加關鍵的。這是歸因於高行動性而 133932.doc 200926683 引入更加頻繁的拓撲改變與信標碰撞。為了具有一種相對 穩定的網路結構’必須迅速解決信標碰撞。 分散式無線網路可被被組織而不需要一中央協調器。在 這些種類的網路中(像WiMedia/multiband OFDMA聯盟 (MBOA)系統),站台發送其信標以用於協調頻道存取並取 得鄰近資訊。在同步間隔中週期性地發送信標,以及一特 別設計的由多個信標時槽組成的信標週期被用於在每個間 ' 隔中的發送信標。 ❹ 美國專利申請公開案2005/0226203揭示了一種方法,其 中發送一主要信標’該主要信標指定其他節點待發送次要 信標的-順序。然後按該主要信標中所指定的時間發送該 等次要信標。較佳地,該等次要信標包括相同於或至少實 質上相同於該主要信標的無線存取資訊。 因此’需要有—種降低在通信'系統中信標碰撞機率的改 進方法。 0 【發明内容】 根據本發明的-第—態様,提供了 —種降低在通信系統 .中信標碰撞機率的方法,如技術方案丨中所描繪。 目A ’本發明提供了 —種降低信標碰撞並且增強分散式 發信標方案之可靠性的有效率方式。此外,本發明允許節 省當解決信標碰撞時的時間。本發明的該等教案在鄰近祐 撲不斷改變的高行動性環境中是特別有利的。 根據本發明的m提供—種包括指令之電腦程 式蓋品’該等指令當被载入在器件之電腦構件上並予以運 133932.doc 200926683 行時執行按照本發明的第一態様的該方法。 根據本發明的—第三態様,提供了—種如技術方案附 所請求之通信器件,該器件被配置用於執行按照本發明的 第一態様的該方法。 隨附的附屬言青求項中請求本發明的其他態様。 【實施方式】 在下述說明中,將以VANET為背景來更詳細說明本發明
之-些非限制示例性實施例。然而,應瞭解本發明不限於 此環境,而是本發明的教案同樣適用於利用信標信號的其 他通信系統。 圖1繪示特用無線通信網路結構的實例 θ _ ——1 具在該實例中 疋按照IEEE 1609標準操作。在兮· _由 器件或站台:一第一器件ιοί 、 τ干俅忭在该圖中,繪示有14個通信 器件102、一第三器 第 件103等。在該實例中,今± I Μ該等15件是車用通訊車載單元 (OBU) ’其等被配置成經由無線電介面相互通信。 為:::聯繫且更新所有鄰近器件的資訊,;個器件應 週期性地在其通信範圍内廣播一正 @、s n、¥ > 蒂佗標。一正常信標訊 才通常载送多種資訊,諸如網路 ± , 拓琪貢汛、行動性狀態資 汛(例如車輛速度、加速/減速與 訊、器件能力資訊等。 …件服務設定檔資 人統中,所有站台遵循全球同步系統、结構,其包 二二Γ標時槽組成的信標週期’如圖2中所示。圖2 中所不的頻道結構是按照ieee ^ 备 1609輮準操作之VANET中 使用的結構。在圖2中繪示有 项逼間隔,即一控制頻 133932.doc 200926683 道(CCH)間隔與一服務頻道( ^ 貝運(SCH)間隔。這些間隔是全球 同步的。在CCH間隔中,盔一 , 母一站台(例如)為了交換關鍵危 險警告訊息之用途而必須保持在控制頻道,而在SCH間隔 中,站台可視需要地切換到用於實行非安全應用之其他服 務頻道但疋在下- CCH間隔之開始時間之前,每一站台 必須再次切換回到控制頻道。如圖2中所示,在信標週期
與SCH間隔之間有―競爭週期,下文解說競爭週期在本發 明中的用途。 此外’每個站台必須按照保留式al〇ha(r al〇ha)規 j尋找$ 標時槽,其意味著每個站台隨機選擇一 信標時槽並保持該時槽直到在其通信範圍内在該時槽上伯 測到-碰撞’ #,在其範圍内或其鄰近站台範圍内的某個 站台選擇了相同的信標時槽。一但债測到一碰撞,該碰撞 中所涉及的站台必須再次隨機選擇可料信標時槽以解決 該碰撞。如圖3中所示,在第n信標週期,第一站台⑻與 第五站台1〇5偶爾地都選擇了時槽4用於其信標發送,以^ j後由第三站台103報告該碰撞。在下個信標週期中,第 -站台HH與第五站台1〇5必須再次隨機選擇一新時槽以解 決該碰撞。 a如圖4中所示,在第n信標週期中,來自第一站台1〇丨與 來自第五站台1〇5的信標在時槽4碰撞。為了解決該碰撞, 對於下個信標週期,第一站台1〇1與第五站台1〇5必須再次 隨機挑選一可用時槽。但是由於可用時槽的有限數目,第 -站台⑼與第五站台1〇5可能將再次選擇相同的信標時槽 I33932.doc .10- 200926683 並且必須再次解決該新的信標碰撞。 將參考圖5的流程圖與圖6被詳細地描述本發明的— J 貫施 例。圖5的流程圖中描繪的方法可適用於圖1中所示的所有 無線器件,但是在該實例中僅第一通信器件1〇1的操作被 更詳細地解釋。
在步驟501中,第一器件101掃描信標週期以用於尋找— 可用信標時槽以用於發送一正常信標。如圖6中所示,在 信標週期η已經有一碰撞,因為第一器件與第五器件兩者 皆已在時槽4十發送。現在有利地是,掃描整個信標週期 以用於尋找一可用信標時槽。特殊情況是,當第一器件 101先啟動或已經涉及到一信標碰撞。一旦該掃描完成, 第一器件101在步驟503中選擇該等可用信標時槽之一者。 在該實例中,第一可用信標時槽被選擇。 。接著在步驟505中,第一器件1〇1聆聽由該網路中的其他 器件發送的-第:類型的可能信標信號。該第二類型的該 等信標信號可被稱為預測信標信號。該等預測信標信號係 在競爭週期予以發送,以向該網路中的其他器件通知意欲 在一某一信標時槽中發送-正常信標信號。如果未接收到 =㈣信標㈣’則在步驟5〇7中,第一器件⑻在下個 週期Π+1中在該選擇的信標時槽中發送該信標信號。 …:而*果在步驟505中偵測到—預測信標信號被接收 在步驟509中決定該預測信標是否指示出一可能的 、在圖6中所不的實例中,接收到來自第五器件奶的 '"預測‘,指不出第五器件1〇5意欲使用時槽4以用於正 133932.doc 200926683 常信標信號發送。再者, ^ 禅 ^ 第一器件ιοί已選擇了相同時
曰並且因此在步驟509中相、Bf I „ _ 中偵測到一可能的信標碰揸。在 方面’如果未偵測到可 行步驟507。 月匕的“碰撞’則程序繼續進 既然在步驟509中偵·制$,丨1 偵 可能的信標碰撞,接著第-
'另一信標時槽以用於信標信號發送^在該實 ::,時槽3破選擇。然後在步驟513中,第一器件1〇1決 定是否接收到其他任何預測信標。如果接收到-新預測信 標,則程序繼續進行步驟5〇9,但是在另一方面,如果未 谓則到其他預’m則第—器件⑻在競爭週期中發送 一預測信# ’以向其他另外器件通知其意欲使用時槽3以 用於在下個競爭週期中發送其信標信號。該預測信標載送 意欲使用之信標時槽識別符(例如,時槽號碼)以用於在下 個週期發送其正常信標。在競爭存取週期中(而非在 該信標週期中)發送該預測信標。按照該實施例, 每個器件必須每次在發送其第—個正f信標之前或在改變 其正常信標的該信標時槽之前在競爭週期中發送—預測信 標。在從競爭週期之起點的隨機延遲時間之後,使用載波 感測多重存取/衝突偵測(CSMA/CA)方案發送該預測信 標。 一旦第一器件101已經發送該預測信標,程序繼續進行 步驟507,其係藉由在下個信標週期在該選擇的信標時槽 中發送。從圖6可以看出,沒有信標碰撞,原因係第一器 件101使用標時槽3,而第五器件1 〇 5使用該信標時槽4。 133932.doc 12 200926683 也有可能的是,在上述實例中,第一器件1〇1與第五器 件105不能得知彼此,即,該等器件不是在一通信範圍 内。然而,在這種情況下,可以有另一器件,例如第三器 件103,其接收來自第一器件與第五器件的預測信標。在 上述實例實例中,第三器件103將認識到第一器件與第五 器件兩者都意欲在時槽4中發送。此外,第三器件1〇3可偵 測到意欲使用的時槽(在這種情況下,是時槽4)可能被其範 0 圍内的其他通信器件所佔用》 現在,第三器件1〇3試圖在偵測到該可能的信標碰撞之 後立即發送一第三類型的信標信號,即一所謂的碰撞警告 信標。該碰撞警告信標的發送也應遵循該以河八/(:八方 案。該碰撞警告信標含有下列資訊:潛在碰撞將發生的時 槽號碼,在該實例中是時槽4 ;以及涉及到可能碰撞中的 器件識別符(在這種情況下是第一器件與第三器件卜在由 碰撞警告信標载送的器件識別符列表中,器件1〇5應優先 ® 於第—器件101 ’因為來自器件⑽的預測信標係在來自第 一器件101的預測信標之前被接收到。因此,一新類型的 • 信標(即該碰撞警告信標)被用於向鄰近器件警告已偵測到 可能的碰撞M貞測可能的碰撞係藉由:接收意欲在下個 信標週期使用相同信標時槽的兩個預測信標;或藉由通知 意欲使用已經由另-鄰近信標佔有的一信標時槽的一預測 信標。碰撞警告信標載送下列資訊:預測一碰撞的信標時 槽;及涉及到潛在碰撞的器件識別符序列。該等器件識別 符的序列順序可被排列以致使隱含該等器件可使用該信押 133932.doc 13 200926683 時槽的優先順序。
在接收到碰撞警告仏標之後,第一器件i 〇 1將試圖用一 新挑選的信標時槽(即在該實例中是時槽3)作為其希望的信 標時槽以重新發送其預測信標。因此,雖然有―隱藏站台 的問題,但在下個信標週期解決了潛在碰撞。在圖6中= 明這種情況。因此,按照此警告信標特徵,囷5的流程圖 可被修飾使得在步驟515之後’第一器件聆聽警告信標, 並且假使-警告信標展示—可能的碰撞,以及如果由當前 器件發送的預測信標有一較低優先順序,則選擇另一信標 時槽。再者,在步驟5〇9與步驟513中,當前器件除了 = 該預測信標外同樣可跨聽警告信標。 本發明的該等教案可適用於所有無線特用網路與無線 狀網路’其中站台使用分散式發信標方案在鄰近站台之 交換資訊。本發明當被制於車料㈣㈣是特别有 的’其等“具有基於分散式發信標方案的系統結構。 本發明同樣係關於-種電腦程式產品,其當被 信器件的電腦構件上並予以運行時,能夠實施本發明之; 施例之方法步驟之任一者。 ] 本發明同樣係關於-種積體電路,其被配 本發明之實施例之方法步驟之任一者。 執仃根 雖然已在圖式及前述說明中詳細圖解及說明本發明, 而此等圖解及說明被認為是說明性的或示例性而非限 性,本發明不侷限於說明的實施例。 ( 熟悉此項技術者自對圖式、說明及附隨請求項之研究, 133932.doc 200926683 可瞭解所說明之眘# 發明過程中予例的其他變體並且在實踐所請求之本 其他元件或步在請求項令’用詞“包含,,不排除 數。-單-處:二不定冠詞“一”或“-,,不排除複 項目之功能。起元可實現請求項令陳述的若干 述的不同特徵非二不Γ在相互不同相依請求項中陳 可在、表η 有利使用此等特徵之組合。 適當媒體上儲存/其他硬體之-部分的 散佈,諸如έ 電驷程式,但是亦可用其他形式 求項中=網際網路或其他有線或無線電信系統。請 求項中的任—參考符號不應看作是限制本發明之範園。 【圓式簡單說明】 -圖1緣示高行動性無線通信網路的簡化實例,其中可應 用本發明的教案; -圖2繪不沿著時間軸的VANET無線電頻道結構; -圖3繪示信標碰撞情況及解決方案的實例,其中已解決 問題; ' -圖4繪示信標碰撞情況以及甚至在已試圖解決問題之後 問題如何保持不變的實例; -圖5是一流程圖’描述了按照本發明的一種方法的一實 施例;以及 -圖6繪不信標碰撞情況以及如何經由利用碰撞警告信標 解決問題的實例。 【主要元件符號說明】 101-114 通信器件/站台 133932.doc -15-
Claims (1)
- 200926683 十、申請專利範園: 種降低在一通信網路中信標碰 網路支接抑制i 值獨=手之方法,該通信 之信標週期,每個η〜制。括被刀“標時槽 勺h 期跟隨著—競爭週期,亨方法 包括由在該通信網路中择该方法 下步驟: 作之—通信器件⑽υ執行之以 可用信標時槽以用於發送-第-類型之 ❹ 用於與在該通信網路中操作之其他通信器 件父換資訊;以及 -發送(515)-第二類型之—信標,該第二類型之奸 標包括該通信器件之—識別符及用於發送該第一類 型之該信標的該選擇之信標時槽,該第二類型之該 信標係在該競爭週期予以發送。 2·根據。月求項1之方法,其進一步包括在該競爭週期中接 收到(505)來自另一通信器件的該第二類型之一信標以指 〇 不出(509)該另一通信器件意欲使用相同信標時槽以用於 發送該第-類型之該信標之後,改變(511)該選擇之信標 . 時槽為另一可用信標時槽。 .3·根據先前請求項中任—項之方法,其進—步包括在下個 信標週期之該信標時槽中發送(5〇7)該第一類型之該俨 標。 4_根據先前請求項中任一項之方法,其中該第二類型之該 信標係按照碰撞感測多重存取/碰撞避免方案予以發送。 5.根據先前請求項中任一項之方法,其中該第二類型之該 133932.doc 200926683 6. 7. ❹ 8. ❹9. 10. 信標在一預定、际 谓疋延遲週期之後被發送。 根據先前請求項中# ^甲任—項之方法,其進一步包括接收一 第三類型之一 ^得’該第三類型之該信標包括意欲使用 相同信標時槽 用於發送該第一類型之該信標的該等通 信器件之識別符。 根據請求項6之古、土 ^ <万法,其中該第三類型之該信標進一步 包括向通信_ 窃件心不出該另一通信器件先接收到該第二 類型之該信標之— 、·^ —知不,並且該通信器件(1〇1)使用該資 訊用於決定是丕φ西 否需要選擇一新信標時槽以用於發送該第 一類型之該信標。 根據先前請求項令任一項之方法,其進一步包括該通信 ^牛在偵測到該第—類型之該等信標之—可能碰撞時發 送第一類型之—信標,該第三類型之該信標包括意欲 使用相同信標時槽以用於發送該第一類型之該信標的該 等通信器件之識別符。 一種包括指令之電腦程式產品,該等指令當被載入在通 信器件(1(H)之電腦構件上並予以運行時執行如請求項i 到8中任一項之方法之該等步驟。 一種在一通信網路中之通信器件(1〇1),該通信網路支援 工制頻C肖等控制頻道包括被分成信標時槽之信標週 期’每個信標週期跟隨著—競爭週期,該通信器件(1 包括: -一選擇單元,其經調適用於選擇—可用信標時槽以 心發送-第-類型之—信標’用於與在該通信網 133932.doc 200926683 路中操作之其他通信器件交換資訊;以及 發送單元,其經調適用於發送一第二類型之一信 標,該第二類型之該信標包括該通信器件之一識別 符及用於發送該第一類型之該信標的該選擇之信標 時槽,該第二類型之該信標係在該競爭週期予以發 送。 11. 根據請求項10之通信器件(101),其進一步包括一接收單 φ 元,該接收單元經調適用於在該競爭週期中接收到(505) 來自另一通信器件的該第二類型之一信標以指示出(5〇9) 該另通仏器件意欲使用相同信標時槽以用於發送該第 一類型之该信標,以及該選擇單元進一步經調適用於在 接收到該第二類型之該信標之後改變(5丨丨)該選擇之信標 時槽為另一可用信標時槽。 12. 根據請求項η之通信器件(1〇1),其中該接收單元進一步 紅調適用於接收一第三轉型之一信標,該第三類型之該 Φ 彳5私包括意欲使用相同信標時槽以用於發送該第一類型 之该k標的該等通信器件之識別符。 . Π.根據請求項丨2之通信器件(101),其中該第三類型之該信 . 標進一步包括向通信器件指示出該另一通信器件先接收 到該第二類型之該信標之一指示,並且該通信器件 使用該資訊用於決定是否需要選擇一新信標時槽以用於 發送該第一類型之該信標。。 14·根據請求項10_13中任一項之通信器件(1〇1),其中該通 k器件(101)之該發送單元進一步經調適用於在偵測到該 133932.doc 200926683 第一類型之該等信標之一可能碰撞時發送一第三類型之 一信標’該第三類型之該信標包括意欲使用相同信標時 槽以用於發送該第一類型之該信標的該等通信器件之識 別符。 15.根據請求項1〇_14中任一項之通信器件(ι〇ι),其進一步 包括-發送器’其經調適用於在下個信標週期之該 時槽中發送該第一類型之該信標。 〇牙'133932.doc
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