面向安全應(yīng)用消息QoS的接入?yún)f(xié)議研究*

孫曉艷，段林俠，要趁紅

西安建筑科技大學(xué) 信息與控制工程學(xué)院，西安 710055

面向安全應(yīng)用消息QoS的接入?yún)f(xié)議研究*

孫曉艷+，段林俠，要趁紅

西安建筑科技大學(xué) 信息與控制工程學(xué)院，西安 710055

為了實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)安全應(yīng)用消息的低時(shí)延高可靠傳輸，設(shè)計(jì)了一種基于時(shí)分多址（time division multiple access，TDMA）面向安全應(yīng)用消息服務(wù)質(zhì)量（quality of service，QoS）的多址接入?yún)f(xié)議QoS-oriented TDMA。該協(xié)議采用TDMA技術(shù)實(shí)現(xiàn)，并同時(shí)考慮了協(xié)同感知信息（cooperative awareness message，CAM）和分布式環(huán)境通知消息（decentralized environmental notification message，DENM）兩種安全應(yīng)用消息的傳輸需求。采用交通仿真軟件SUMO和網(wǎng)絡(luò)仿真軟件OMNeT++相結(jié)合的，交通與網(wǎng)絡(luò)仿真雙向耦合、實(shí)時(shí)交互的車聯(lián)網(wǎng)仿真平臺(tái)Veins，對(duì)QoS-oriented TDMA協(xié)議進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn)和性能驗(yàn)證。仿真結(jié)果表明，CAM傳輸可靠性雖然沒有明顯改善，但是QoS-oriented TDMA協(xié)議提高了DENM傳輸可靠性，并降低了CAM和DENM傳輸時(shí)延。與IEEE 802.11p協(xié)議相比，QoS-oriented TDMA協(xié)議高速場(chǎng)景和市區(qū)場(chǎng)景中CAM接收概率分別降低了5.8%和7.1%，傳輸時(shí)延分別降低了11.4%和12.8%；DENM的接收概率分別提高了10.5%和12.9%，傳輸時(shí)延分別降低了13.3%和15.1%。

車聯(lián)網(wǎng)（IoV）；多址接入；安全應(yīng)用消息；時(shí)分多址（TDMA）

1 引言

車聯(lián)網(wǎng)（Internet of vehicles，IoV）是智能交通系統(tǒng)（intelligent transportation system，ITS）的重要基礎(chǔ)[1]。車聯(lián)網(wǎng)中存在兩種通信形式：車-車之間（vehicle-tovehicle，V2V）通信和車-路側(cè)單元（vehicle to roadsideunits，V2R）通信[2]。根據(jù)車聯(lián)網(wǎng)中傳輸?shù)男畔?nèi)容和實(shí)時(shí)性要求，其業(yè)務(wù)類型主要分為交通安全類、交通效率類和用戶服務(wù)類[3]。交通安全型應(yīng)用主要用于交通安全預(yù)警。歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（European telecommunications standards institute，ETSI）將安全應(yīng)用消息進(jìn)一步分為協(xié)同感知信息（cooperative awareness message，CAM）和分布式環(huán)境通知消息（decentralized environmental notification message，DENM）[4]。CAM主要是在感興趣區(qū)域中為道路預(yù)警應(yīng)用周期性地發(fā)送或廣播消息，DENM是由用戶場(chǎng)景中的特殊事件觸發(fā)的事件驅(qū)動(dòng)消息，其優(yōu)先級(jí)高于CAM。安全應(yīng)用消息的傳輸主要是為了保證車輛的道路行駛安全，因此安全應(yīng)用消息傳輸需求是所有車聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)南⒅凶顕?yán)苛的，必須首先保證其傳輸?shù)牡蜁r(shí)延和高可靠要求，車輛的行駛安全才能進(jìn)一步得到保障。車聯(lián)網(wǎng)中現(xiàn)有的安全應(yīng)用消息信道接入?yún)f(xié)議是基于競(jìng)爭(zhēng)的載波偵聽多路訪問/沖突避免（carrier sense multiple access with collision avoidance，CSMA/CA）多址接入控制（media access control，MAC）協(xié)議IEEE 802.11p，在車輛密集場(chǎng)景中，由于車聯(lián)網(wǎng)中拓?fù)涞目焖僮兓虲AM周期性廣播傳輸，極易導(dǎo)致消息的頻繁碰撞，從而使得CAM和DENM的傳輸性能都難以保證，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)傳輸性能急劇下降，所以基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC協(xié)議在業(yè)務(wù)密集場(chǎng)景中很難滿足車聯(lián)網(wǎng)安全應(yīng)用消息的低時(shí)延高可靠傳輸。因此，越來越多的學(xué)者們考慮在車聯(lián)網(wǎng)MAC機(jī)制中采用基于時(shí)分多址（time division multiple access，TDMA）的接入?yún)f(xié)議。

針對(duì)已有車聯(lián)網(wǎng)MAC協(xié)議中存在的問題，基于TDMA的多址接入?yún)f(xié)議主要從防止消息碰撞，減少時(shí)隙浪費(fèi)，提高信道接入公平性這三方面入手進(jìn)行研究，并針對(duì)CAM的傳輸性能進(jìn)行了仿真驗(yàn)證與分析。

（1）防止消息碰撞

車聯(lián)網(wǎng)的車輛密集場(chǎng)景以及安全應(yīng)用消息的周期性發(fā)送是引起消息碰撞的主要原因。目前針對(duì)這一缺點(diǎn)所提出的解決辦法主要有協(xié)作、中繼和碰撞預(yù)測(cè)3種方法。文獻(xiàn)[5]針對(duì)車輛密集場(chǎng)景中安全應(yīng)用消息頻繁碰撞引起的網(wǎng)絡(luò)性能下降問題，提出了動(dòng)態(tài)選擇中繼節(jié)點(diǎn)和自動(dòng)協(xié)作通信的VC-TDMA協(xié)議[5]。其中，節(jié)點(diǎn)可以合理地選擇多跳中繼節(jié)點(diǎn)，而且其他空閑節(jié)點(diǎn)之間可以自動(dòng)提供協(xié)作通信，有效防止了車聯(lián)網(wǎng)密集場(chǎng)景中安全應(yīng)用消息的頻繁碰撞。文獻(xiàn)[6]利用路側(cè)單元（road side unit，RSU）可以協(xié)調(diào)其通信范圍內(nèi)所有節(jié)點(diǎn)的特點(diǎn)，針對(duì)車聯(lián)網(wǎng)中基于TDMA的MAC協(xié)議提出了通過RSU協(xié)作的時(shí)隙確認(rèn)改進(jìn)協(xié)議RCMAC[6]。該協(xié)議可以減少由于控制信道中所有節(jié)點(diǎn)周期性傳輸控制消息而引起的傳輸碰撞概率。文獻(xiàn)[7]為了克服IEEE 802.11p協(xié)議中安全應(yīng)用消息頻繁競(jìng)爭(zhēng)信道導(dǎo)致的碰撞問題設(shè)計(jì)了一個(gè)以TDMA為基礎(chǔ)的PTMAC協(xié)議，該協(xié)議采用提前預(yù)約時(shí)隙的方法有效防止了消息碰撞[7]。

（2）減少時(shí)隙浪費(fèi)

采用TDMA協(xié)議的傳輸機(jī)制中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的消息只能在自己選擇的指定時(shí)隙內(nèi)發(fā)送，未被選中的時(shí)隙將被浪費(fèi)。

針對(duì)這一點(diǎn)，文獻(xiàn)[8]實(shí)現(xiàn)了C-TDMA MAC，該協(xié)議是以協(xié)作方案為基礎(chǔ)的TDMA MAC協(xié)議，可以有效避免基于TDMA的MAC協(xié)議存在的時(shí)隙浪費(fèi)問題，提高消息傳輸?shù)慕邮崭怕蔥8]。文獻(xiàn)[9]實(shí)現(xiàn)了一種MAC層的消息重傳機(jī)制，當(dāng)某個(gè)車輛節(jié)點(diǎn)傳輸消息失敗時(shí)，與之相鄰的車輛節(jié)點(diǎn)可以利用TDMA中的空閑時(shí)隙對(duì)傳輸失敗的消息進(jìn)行重傳，有效利用了空閑的TDMA時(shí)隙，達(dá)到了減少時(shí)隙浪費(fèi)的目的。

（3）提高信道接入公平性

在安全應(yīng)用消息傳輸過程中，隨著交通場(chǎng)景中車輛數(shù)目的增加，通信性能會(huì)逐漸惡化，進(jìn)而致使安全應(yīng)用消息傳輸公平性下降。文獻(xiàn)[10]為了在共享無線媒介時(shí)提高公平性，設(shè)計(jì)了以TDMA為基礎(chǔ)的多信道傳輸機(jī)制。該機(jī)制是TC-MAC的擴(kuò)展，通過一種增強(qiáng)型時(shí)隙預(yù)留機(jī)制來提高信道接入公平性[10]。文獻(xiàn)[11]實(shí)現(xiàn)了一種基于簇的TDMA協(xié)議，使用該協(xié)議選擇車輛的平均時(shí)隙個(gè)數(shù)和數(shù)據(jù)可以被成功傳輸之前，總的時(shí)隙數(shù)都少于現(xiàn)有的基于簇的TDMA系統(tǒng)，有效地解決信道接入公平性的問題[11]。

已有研究表明，只考慮周期性的安全應(yīng)用消息CAM在進(jìn)行消息傳輸時(shí)，基于TDMA的多址接入?yún)f(xié)議不僅可以做到防止消息碰撞，提高時(shí)隙利用率，信道接入的公平性也有所提高。由此可見，基于TDMA的多址接入?yún)f(xié)議基本上可以滿足車聯(lián)網(wǎng)中的周期性安全應(yīng)用消息的傳輸。但是車聯(lián)網(wǎng)中安全應(yīng)用消息除了CAM以外還有事件觸發(fā)類安全應(yīng)用消息DENM，已有的基于TDMA的多址接入?yún)f(xié)議都沒有考慮DENM的傳輸需求，因此該類協(xié)議能否滿足車聯(lián)網(wǎng)中DENM的傳輸需求是一個(gè)有待研究的問題。本文在對(duì)車聯(lián)網(wǎng)中已有MAC協(xié)議進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種基于TDMA面向安全應(yīng)用消息服務(wù)質(zhì)量（quality of service，QoS）的多址接入?yún)f(xié)議QoS-oriented TDMA，以同時(shí)滿足CAM和DE-NM的傳輸需求，并對(duì)QoS-oriented TDMA協(xié)議進(jìn)行了仿真驗(yàn)證和性能分析。

2 QoS-oriented TDMA多址接入?yún)f(xié)議

2.1 已有車聯(lián)網(wǎng)MAC協(xié)議

車載環(huán)境無線接入（wireless access in vehicular environment，WAVE）標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議框架包括IEEE 802.11p和IEEE 1609協(xié)議族，IEEE 802.11p協(xié)議采用專用短程通信技術(shù)（dedicated short range communications，DSRC）標(biāo)準(zhǔn)[12]，該標(biāo)準(zhǔn)占用5.850～5.925 GHz的頻帶，其具體的信道頻譜如圖1所示。

Fig.1 Channel spectrum of DSRC圖1 DSRC信道頻譜

DSRC標(biāo)準(zhǔn)將5.850～5.925 GHz的頻帶分為7個(gè)10 MHz的信道，其中CH178為控制信道（control channel，CCH），主要用于發(fā)送安全信息和控制信令；CH174、CH176、CH180和 CH182為業(yè)務(wù)信道（service channel，SCH），用于安全類或非安全類消息的傳輸；CH172和CH184為預(yù)留信道[13]。CH172專用于車-車之間安全通信，以減少和避免交通事故的發(fā)生，保障生命和財(cái)產(chǎn)安全。CH184專用于高功率、長(zhǎng)距離通信的公共安全應(yīng)用，比如，減少道路交叉口碰撞事故。

IEEE 1609協(xié)議族中的IEEE 1609.4協(xié)議負(fù)責(zé)對(duì)DSRC信道頻譜進(jìn)行多信道操作，是對(duì)IEEE 802.11p協(xié)議的MAC機(jī)制的增強(qiáng)。IEEE 1609.4協(xié)議將時(shí)間軸分成多個(gè)同步間隔，其時(shí)長(zhǎng)為100 ms，每個(gè)同步間隔又分為控制間隔和業(yè)務(wù)間隔。車聯(lián)網(wǎng)中的車輛節(jié)點(diǎn)在整個(gè)通信過程中不停地在控制間隔和業(yè)務(wù)間隔間切換。默認(rèn)情況下，控制間隔和業(yè)務(wù)間隔的時(shí)長(zhǎng)各為50 ms，其中包含保護(hù)間隔時(shí)長(zhǎng)。除此之外，IEEE 1609.4還定義了其他3種模式：控制間隔連續(xù)占用模式、業(yè)務(wù)間隔搶占模式和業(yè)務(wù)間隔連續(xù)占用模式[14]，具體如圖2所示。

Fig.2 Channel switching mode in IEEE 1609.4圖2 IEEE1609.4定義的信道切換模式

在圖2中，控制間隔連續(xù)占用模式中車聯(lián)網(wǎng)只能在控制信道傳輸與安全應(yīng)用相關(guān)的信息而不能傳輸用戶業(yè)務(wù)信息，從而不能滿足用戶駕駛舒適性等方面的需求；業(yè)務(wù)間隔連續(xù)占用模式可以充分滿足用戶駕駛舒適性需求，但不能保證駕駛的安全性要求；業(yè)務(wù)間隔搶占模式中，只要用戶有業(yè)務(wù)信息需要傳輸，即使當(dāng)前處于控制信道，也立即切換到業(yè)務(wù)信道進(jìn)行用戶信息的傳輸。這種模式易造成車聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)安全信息的丟失。

WAVE體系中的MAC協(xié)議在車輛密集場(chǎng)景中網(wǎng)絡(luò)性能急劇下降，不能滿足車聯(lián)網(wǎng)中安全應(yīng)用消息低時(shí)延和高可靠性傳輸?shù)腝oS需求。因此，針對(duì)這一問題，提出了QoS-oriented TDMA機(jī)制，該機(jī)制既考慮了CAM的傳輸需求，又考慮了DENM的傳輸需求。

2.2 QoS-oriented TDMA協(xié)議幀結(jié)構(gòu)

文獻(xiàn)[15]中指出，DSRC標(biāo)準(zhǔn)中CCH和SCH信道之間存在4 ms的保護(hù)間隔，用于發(fā)送安全應(yīng)用消息的178信道——CCH信道在每個(gè)同步間隔只有46 ms用于發(fā)送安全應(yīng)用消息，沒有完全利用10 Mb/s信道，因此容易產(chǎn)生擁塞。使用172信道作為安全應(yīng)用消息信道，178信道用來發(fā)送控制消息，這樣就可以使10 Mb/s帶寬得到充分利用[15]。因此，QoS-oriented TDMA協(xié)議使用DSRC標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的CH172信道發(fā)送安全應(yīng)用消息，使用CH178信道發(fā)送控制消息，并采用TDMA技術(shù)實(shí)現(xiàn)。為了與車聯(lián)網(wǎng)WAVE體系結(jié)構(gòu)相匹配，幀長(zhǎng)度采用50 ms。

該協(xié)議將時(shí)間分割成周期性的幀，每一幀再分割成若干個(gè)時(shí)隙（無論幀或時(shí)隙都是互不重疊的），時(shí)隙數(shù)量大于等于當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)中車輛的數(shù)量，以保證每一輛車都有平等并且非?？煽康臋C(jī)會(huì)發(fā)送自己的數(shù)據(jù)包。根據(jù)一定的時(shí)隙分配原則，每個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的消息只能在指定的時(shí)隙內(nèi)發(fā)送。QoS-oriented TDMA協(xié)議幀結(jié)構(gòu)如圖3所示。

Fig.3 Frame structure of QoS-oriented TDMAprotocol圖3 QoS-oriented TDMA協(xié)議幀結(jié)構(gòu)

在圖3所示的TDMA協(xié)議的系統(tǒng)中，時(shí)隙長(zhǎng)度由消息長(zhǎng)度和數(shù)據(jù)傳輸速率共同決定，基本計(jì)算公式如式（1）所示：

式（1）中，Ts代表一個(gè)時(shí)隙的長(zhǎng)度；L代表消息長(zhǎng)度；r代表消息發(fā)送的速率。

一方面，對(duì)于車聯(lián)網(wǎng)來說，3GPP V2X規(guī)范中參考的消息長(zhǎng)度范圍分別為CAM 50～300 Byte，DENM最大1 200 Byte，其中不包括安全相關(guān)的消息部分；另一方面，車聯(lián)網(wǎng)中支持多種不同的數(shù)據(jù)傳輸速率，已有研究表明數(shù)據(jù)傳輸速率6 Mb/s可以較好地滿足車聯(lián)網(wǎng)中消息傳輸?shù)男枨骩13]。由于車聯(lián)網(wǎng)中CAM和DENM的長(zhǎng)度不相等，時(shí)隙長(zhǎng)度計(jì)算的基本原則為，時(shí)隙在適當(dāng)?shù)南鬏斔俾蕳l件下滿足長(zhǎng)度最短消息的傳輸，這樣可以減少時(shí)隙的浪費(fèi)。因此，時(shí)隙長(zhǎng)度具體計(jì)算公式修正為式（2）：

式（2）中，Ts代表一個(gè)時(shí)隙的長(zhǎng)度；Lm,min代表最短消息長(zhǎng)度；r代表消息傳輸?shù)乃俾?。網(wǎng)絡(luò)中CAM長(zhǎng)度遠(yuǎn)小于DENM長(zhǎng)度，因此時(shí)隙長(zhǎng)度由CAM長(zhǎng)度決定。消息傳輸速率r取6 Mb/s，當(dāng)CAM取50 Byte時(shí)，Ts=6.67×10-2ms；CAM 取 300 Byte時(shí)，Ts=0.4ms。DENM傳輸所需要的時(shí)隙個(gè)數(shù)由DENM長(zhǎng)度與CAM長(zhǎng)度比值決定。如果比值為整數(shù)，則取整數(shù)個(gè)時(shí)隙；如比值不是整數(shù)，則向上取整所得的值為時(shí)隙個(gè)數(shù)。

節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的消息在每一幀可以占用一個(gè)或多個(gè)時(shí)隙。當(dāng)消息占用的時(shí)隙數(shù)為整數(shù)個(gè)，則在相應(yīng)整數(shù)個(gè)時(shí)隙上進(jìn)行占用和標(biāo)注；對(duì)于消息長(zhǎng)度不固定的情況下，由于時(shí)隙長(zhǎng)度固定，消息所占用的時(shí)隙數(shù)目會(huì)根據(jù)消息長(zhǎng)度而改變，以保證在整數(shù)個(gè)時(shí)隙內(nèi)消息可以被成功傳輸。時(shí)隙的數(shù)目是向上取整，即沒有占滿的時(shí)間也不能分配給其他消息。

消息在傳輸過程中占用時(shí)隙個(gè)數(shù)k計(jì)算公式如式（3）所示：

式（3）中，k為消息傳輸占用的時(shí)隙個(gè)數(shù)；T為消息傳輸總時(shí)長(zhǎng)；Ts為一個(gè)時(shí)隙的長(zhǎng)度。

消息傳輸總時(shí)長(zhǎng)計(jì)算公式如式（4）所示：

式（4）中，T表示消息傳輸總時(shí)長(zhǎng)；L為消息的長(zhǎng)度；r為消息傳輸?shù)乃俾省?/p>

每一幀中的時(shí)隙個(gè)數(shù)計(jì)算公式如式（5）所示：

式（5）中，N為一幀中時(shí)隙個(gè)數(shù)；Tf是一幀的幀長(zhǎng)度。

2.3 QoS-oriented TDMA協(xié)議傳輸機(jī)制設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的時(shí)隙有兩種狀態(tài)：一是空閑狀態(tài)（0）；二是分配占用狀態(tài)（1）。每個(gè)時(shí)隙對(duì)應(yīng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)，一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以占用多個(gè)時(shí)隙。時(shí)隙與節(jié)點(diǎn)的對(duì)應(yīng)關(guān)系在一個(gè)時(shí)隙表中存儲(chǔ)。一幀中的時(shí)隙總數(shù)為N，所有時(shí)隙初始狀態(tài)為空閑狀態(tài)，當(dāng)前時(shí)隙號(hào)為TSc，消息占用時(shí)隙個(gè)數(shù)為k。針對(duì)CAM傳輸和DENM傳輸分別設(shè)計(jì)了兩種消息傳輸過程。

2.3.1 QoS-oriented TDMA中的CAM傳輸機(jī)制

基于QoS-oriented TDMA的CAM傳輸示意圖如圖4所示。

Fig.4 Transmission sketch map of CAM based on QoS-oriented TDMA圖4 基于QoS-oriented TDMA的CAM傳輸示意圖

假設(shè)某節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生的一個(gè)消息在TSi時(shí)隙到達(dá)MAC層，首先判斷消息長(zhǎng)度，根據(jù)消息長(zhǎng)度確定傳輸該消息所需要的時(shí)隙個(gè)數(shù)k(k＞0)，從TSc～TSn中隨機(jī)挑選k個(gè)連續(xù)時(shí)隙作為預(yù)發(fā)送時(shí)隙。TSc表示當(dāng)前時(shí)隙，TSn為每一幀的最后一個(gè)時(shí)隙。如果所選擇的時(shí)隙剛好空閑，則判斷該時(shí)隙之后的k-1個(gè)時(shí)隙是否空閑，若都空閑，則將所選擇的時(shí)隙作為預(yù)發(fā)送時(shí)隙；若所選擇的時(shí)隙不空閑，則在TSc～TS之間選擇其中最前面的k個(gè)連續(xù)空閑時(shí)隙作為預(yù)發(fā)送時(shí)隙。由于每一幀內(nèi)時(shí)隙個(gè)數(shù)足夠網(wǎng)絡(luò)中所有車輛公平地發(fā)送自己的消息，該時(shí)隙選擇過程可以滿足網(wǎng)絡(luò)中所有車輛的消息傳輸過程中的時(shí)隙需求。時(shí)隙選擇的過程相對(duì)于安全應(yīng)用消息的傳輸時(shí)延來說可以忽略不計(jì)，因此可以認(rèn)為該過程對(duì)整個(gè)消息傳輸過程沒有影響。

被成功預(yù)約的時(shí)隙狀態(tài)置為占用狀態(tài)，等待預(yù)約到的時(shí)隙到來的時(shí)刻將CAM發(fā)出。因此，CAM在MAC層傳輸流程如圖5所示。

由圖5中CAM在MAC層傳輸流程可以看出，消息的發(fā)送時(shí)延由消息進(jìn)行時(shí)隙預(yù)約到發(fā)送的等待時(shí)延和消息傳輸時(shí)延兩部分組成，計(jì)算公式如式（6）所示：

Fig.5 Transmission flow chart of CAM in MAC圖5 CAM在MAC層傳輸流程圖

式（6）中，Td為消息發(fā)送時(shí)延；Ttr為消息傳輸時(shí)延；Tw為消息進(jìn)行時(shí)隙預(yù)約到發(fā)送的等待時(shí)延。

2.3.2 QoS-oriented TDMA中的DENM傳輸機(jī)制

為了更好地滿足實(shí)際交通情況，本文考慮CAM和DENM兩種消息的傳輸，CAM和DENM的消息控制域結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6中，消息名稱用來區(qū)分CAM和DENM兩種消息類型，每個(gè)消息中包含自身長(zhǎng)度信息、消息產(chǎn)生時(shí)間、發(fā)送節(jié)點(diǎn)ID、接收節(jié)點(diǎn)ID以及發(fā)送節(jié)點(diǎn)當(dāng)前的位置。

在CAM傳輸機(jī)制的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)QoS-oriented TDMA協(xié)議中的DENM傳輸機(jī)制算法如下所示：

Step2中時(shí)隙個(gè)數(shù)k的計(jì)算公式同式（3），Step3中確定時(shí)隙的詳細(xì)過程如CAM傳輸機(jī)制中時(shí)隙確定方法所述。同時(shí)發(fā)送CAM和DENM時(shí)，為了區(qū)分CAM和DENM，在MAC層建立兩個(gè)不同的消息隊(duì)列，并設(shè)置DENM消息優(yōu)先級(jí)高于CAM。當(dāng)DENM隊(duì)列不為空時(shí)，優(yōu)先發(fā)送DENM，停止發(fā)送CAM；如果該DENM隊(duì)列為空，才繼續(xù)發(fā)送CAM隊(duì)列中的消息，DENM被接收節(jié)點(diǎn)接收后傳輸結(jié)束。

網(wǎng)絡(luò)中每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)執(zhí)行類似的操作為要發(fā)送的消息選擇預(yù)發(fā)送時(shí)隙，不存在一個(gè)節(jié)點(diǎn)連續(xù)幾幀預(yù)約時(shí)隙的情況，因此能很好地適應(yīng)車聯(lián)網(wǎng)高動(dòng)態(tài)拓?fù)涞淖兓Ｃ總€(gè)節(jié)點(diǎn)為發(fā)送的每一個(gè)安全應(yīng)用消息選擇特定的時(shí)隙進(jìn)行傳輸，有效提高了安全應(yīng)用消息傳輸?shù)墓叫?。在?jié)點(diǎn)進(jìn)行安全應(yīng)用消息傳輸之前判斷該節(jié)點(diǎn)所預(yù)約的時(shí)隙是否空閑，可以有效避免消息碰撞。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在每次發(fā)送消息之前都要首先進(jìn)行時(shí)隙選擇，在網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)比較多的時(shí)候，可以選擇距離最遠(yuǎn)的節(jié)點(diǎn)所占用的時(shí)隙作為發(fā)送時(shí)隙，從而提高時(shí)隙利用率，減少時(shí)隙浪費(fèi)，而且節(jié)點(diǎn)不需要在預(yù)約傳輸時(shí)隙之前進(jìn)行時(shí)隙預(yù)約申請(qǐng)，減少了時(shí)隙等待時(shí)間，從而減少了端到端時(shí)延。因此，QoS-oriented TDMA安全應(yīng)用消息傳輸機(jī)制從理論上來說可以實(shí)現(xiàn)安全應(yīng)用消息低時(shí)延高可靠性的傳輸，從而可以提高車輛道路行駛的安全性。

3 仿真及結(jié)果分析

3.1 仿真平臺(tái)搭建及實(shí)驗(yàn)步驟

車聯(lián)網(wǎng)的仿真需要采用真實(shí)的車輛機(jī)動(dòng)特性，將車輛的瞬時(shí)機(jī)動(dòng)參數(shù)輸入到網(wǎng)絡(luò)仿真作為網(wǎng)絡(luò)傳輸輸入的參數(shù)，并將網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)慕Y(jié)果反饋給交通仿真影響車輛機(jī)動(dòng)參數(shù)的變化。針對(duì)這一特點(diǎn)，本文采用開源、微觀、連續(xù)的道路交通仿真平臺(tái)SUMO和基于C++的開源、時(shí)間離散的網(wǎng)絡(luò)仿真平臺(tái)OMNeT++的交通與網(wǎng)絡(luò)仿真雙向耦合、實(shí)時(shí)交互的車聯(lián)網(wǎng)仿真框架Veins[16]作為仿真平臺(tái)搭建的基礎(chǔ)，在其上實(shí)現(xiàn)本文提出的QoS-oriented TDMA協(xié)議。其中，Veins框架如圖7所示。

在圖7中，利用SUMO仿真平臺(tái)實(shí)現(xiàn)了不同路網(wǎng)、交通燈控制、車輛重新尋路、交通流和速度的動(dòng)態(tài)調(diào)整。在OMNeT++仿真平臺(tái)中實(shí)現(xiàn)了DSRC協(xié)議棧以及QoS-Oriented TDMA協(xié)議。

基于SUMO的交通仿真和基于OMNeT++的網(wǎng)絡(luò)仿真通過交通控制接口（TraCI）進(jìn)行實(shí)時(shí)交互，具體如圖8所示。

在圖8中，網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)通過TraCI獲得交通平臺(tái)中車輛的實(shí)時(shí)位置、速度等信息，用于車聯(lián)網(wǎng)通信傳輸；通信傳輸?shù)慕Y(jié)果通過TraCI生成在線指令改變交通平臺(tái)中車輛的行駛路徑、交通燈狀態(tài)等。

Fig.7 Frame of network simulation platform圖7 車聯(lián)網(wǎng)仿真平臺(tái)框架圖

Fig.8 Interactive sketch map of traffic simulation and network simulation圖8 交通仿真與網(wǎng)絡(luò)仿真交互示意圖

本文主要基于車聯(lián)網(wǎng)仿真框架Veins，從初始化模塊和MAC層消息處理模塊兩處入手實(shí)現(xiàn)了QoS-oriented TDMA協(xié)議。

（1）初始化模塊

在初始化模塊initialize中定義時(shí)隙狀態(tài)列表，時(shí)隙狀態(tài)表示該時(shí)隙為空閑（0）或者占用（1）狀態(tài)。初始化時(shí)所有時(shí)隙狀態(tài)為空閑狀態(tài)（0），網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)共享該時(shí)隙狀態(tài)列表，每個(gè)節(jié)點(diǎn)通過時(shí)隙狀態(tài)列表可以了解到當(dāng)前時(shí)刻的時(shí)隙占用情況。

（2）消息處理模塊

MAC層采用本文所設(shè)計(jì)的QoS-Oriented TDMA消息傳輸機(jī)制對(duì)DENM和CAM進(jìn)行傳輸，因此在Veins中原有的MAC層消息處理模塊handleMessage的基礎(chǔ)上加入了傳輸CAM和DENM時(shí)的時(shí)隙選擇過程。消息到達(dá)MAC后首先根據(jù)消息長(zhǎng)度判斷消息傳輸所需要的時(shí)隙個(gè)數(shù)，然后在該幀內(nèi)選擇空閑時(shí)隙完成時(shí)隙預(yù)約，等待時(shí)隙到來完成消息發(fā)送。

本文考慮的交通場(chǎng)景有市區(qū)交通場(chǎng)景和高速交通場(chǎng)景兩種。實(shí)驗(yàn)步驟設(shè)計(jì)如下：

①首先在SUMO中實(shí)現(xiàn)兩種不同的交通仿真場(chǎng)景。

②在OMNeT++中給兩種交通場(chǎng)景設(shè)置不同的車輛密度，分別對(duì)車聯(lián)網(wǎng)WAVE體系中IEEE 802.11p協(xié)議和QoS-oriented TDMA協(xié)議進(jìn)行仿真。

③在OMNeT++中收集并整理仿真結(jié)果數(shù)據(jù)。

④對(duì)仿真結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，分別計(jì)算出兩種協(xié)議在不同場(chǎng)景下的接收概率和傳輸時(shí)延。

⑤在仿真結(jié)果的基礎(chǔ)上對(duì)兩種協(xié)議的性能進(jìn)行分析比較。

因?yàn)楸疚闹饕紤]CAM和DENM兩種安全應(yīng)用消息的傳輸情況，已有的基于TDMA的車聯(lián)網(wǎng)協(xié)議的設(shè)計(jì)沒有對(duì)兩種消息進(jìn)行區(qū)分，只是考慮了CAM的傳輸，與本文協(xié)議設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)不同，所以本文仿真結(jié)果不與已有的基于TDMA的車聯(lián)網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行對(duì)比。

3.2 仿真參數(shù)設(shè)置

仿真中假設(shè)無線信道是理想的，不存在誤比特情況。網(wǎng)絡(luò)仿真參數(shù)的設(shè)置如表1所示。

Table 1 Network simulation parameters表1 網(wǎng)絡(luò)仿真參數(shù)

仿真場(chǎng)景分為市區(qū)場(chǎng)景和高速場(chǎng)景。市區(qū)場(chǎng)景呈“田”字型分布，每條路線為雙向二車道，長(zhǎng)600 m，車輛依次從每條路的各個(gè)方向的兩個(gè)車道進(jìn)入仿真場(chǎng)景，沿直線行駛，直到駛出場(chǎng)景。高速場(chǎng)景呈“一”字型分布，單向四車道，長(zhǎng)5 000 m，車輛從高速路的一端進(jìn)入仿真場(chǎng)景，沿直線行駛，直到駛出場(chǎng)景。交通仿真軟件SUMO中的市區(qū)場(chǎng)景和高速場(chǎng)景示意圖如圖9所示。

Fig.9 Simulation scene in SUMO圖9 SUMO仿真場(chǎng)景示意圖

市區(qū)場(chǎng)景和高速場(chǎng)景的具體交通場(chǎng)景參數(shù)如表2所示。

Table 2 Traffic scene parameters表2 交通場(chǎng)景參數(shù)

表2中車輛個(gè)數(shù)計(jì)算公式如式（7）所示：

式（7）中，Nv為每公里車輛數(shù)；L為道路長(zhǎng)度；ρv為每車道每公里車輛密度；Nl為道路中的車道數(shù)。

3.3 仿真結(jié)果分析

車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中安全應(yīng)用消息傳輸?shù)男阅苤笜?biāo)主要是時(shí)延和接收概率。其中，時(shí)延為應(yīng)用層的端到端時(shí)延，計(jì)算公式如式（8）所示：

式（8）中，Tdelay表示安全應(yīng)用消息的傳輸時(shí)延，Tgeneration為安全應(yīng)用消息在應(yīng)用層的產(chǎn)生時(shí)間；Treceived為安全應(yīng)用消息在應(yīng)用層的接收時(shí)間。

安全應(yīng)用消息接收概率為某個(gè)節(jié)點(diǎn)接收到的消息總數(shù)與網(wǎng)絡(luò)中通信范圍內(nèi)鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送的消息總數(shù)之比，計(jì)算公式如式（9）所示：

式（9）中，Ni為第i輛車接收到的安全應(yīng)用消息數(shù)；Ni,t為第i輛車t時(shí)刻內(nèi)鄰節(jié)點(diǎn)發(fā)送安全消息的個(gè)數(shù)；n為網(wǎng)絡(luò)中車輛總數(shù)。

結(jié)合表1中的網(wǎng)絡(luò)仿真參數(shù)和表2中的交通仿真參數(shù)，在圖9所示的兩個(gè)交通仿真場(chǎng)景中改變網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲械能囕v數(shù)分別對(duì)IEEE 802.11p協(xié)議和QoS-oriented TDMA多址接入機(jī)制進(jìn)行了仿真。根據(jù)OMNeT++中統(tǒng)計(jì)的仿真結(jié)果數(shù)據(jù)計(jì)算出CAM和DENM的傳輸時(shí)延和接收概率。

圖10比較了不同場(chǎng)景中QoS-oriented TDMA協(xié)議和IEEE 802.11p協(xié)議在CAM和DENM傳輸時(shí)的接收概率情況。

從圖10中可以看出，不管是高速場(chǎng)景還是市區(qū)場(chǎng)景的情況下，CAM和DENM兩種安全應(yīng)用消息的接收概率都隨著網(wǎng)絡(luò)中車輛數(shù)的增多而下降。由于CAM是周期性產(chǎn)生的，QoS-oriented TDMA協(xié)議在每次發(fā)送消息前進(jìn)行時(shí)隙預(yù)約，而且在有DENM要發(fā)送時(shí)停止CAM的發(fā)送，優(yōu)先發(fā)送DENM。因此，對(duì)于CAM來說，IEEE 802.11p協(xié)議相比于QoS-oriented TDMA協(xié)議的接收概率性能要略好一些。但是對(duì)于DENM來說，由于網(wǎng)絡(luò)中DENM是事件觸發(fā)產(chǎn)生的，消息總數(shù)少，并且消息長(zhǎng)度長(zhǎng)，原有的IEEE 802.11p協(xié)議中，DENM需要與周期性產(chǎn)生并且消息長(zhǎng)度短的CAM一起競(jìng)爭(zhēng)信道，因此接收概率極難保證。相比之下，在QoS-oriented TDMA協(xié)議中，DENM接收概率有所提高。

Fig.10 Results of reception probability in different simulation scenarios圖10 不同仿真場(chǎng)景接收概率結(jié)果圖

在IEEE 802.11p協(xié)議中，當(dāng)車輛數(shù)增加時(shí)，由于安全應(yīng)用消息CAM的周期性產(chǎn)生和發(fā)送，網(wǎng)絡(luò)中總的消息個(gè)數(shù)急劇增加，并通過隨機(jī)退避競(jìng)爭(zhēng)的方式接入信道，大量的碰撞不可避免。在這種情況下，事件觸發(fā)消息DENM由于其總數(shù)少，消息長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于CAM，并且采用相同的隨機(jī)退避的方式接入信道，大多數(shù)的DENM都會(huì)與CAM發(fā)生碰撞，不能正確傳輸?shù)侥繕?biāo)節(jié)點(diǎn)。因此，DENM的接收概率很難保證。而在QoS-oriented TDMA協(xié)議中，由于采取時(shí)隙預(yù)約的方式進(jìn)行消息傳輸，有效減少了消息之間的直接沖突，從而提高了安全應(yīng)用消息DENM的接收概率。與IEEE 802.11p協(xié)議相比，QoS-oriented TDMA協(xié)議在高速場(chǎng)景和市區(qū)場(chǎng)景中DENM的接收概率分別提高了10.5%和12.9%。

安全應(yīng)用消息對(duì)時(shí)延的要求非常茍刻，尤其是事件觸發(fā)類安全應(yīng)用消息。如果安全應(yīng)用消息的傳輸時(shí)延過大，將極有可能因?yàn)橄⒉荒芗皶r(shí)傳輸對(duì)道路交通安全造成嚴(yán)重的影響。QoS-oriented TDMA協(xié)議和IEEE 802.11p協(xié)議的CAM和DENM傳輸時(shí)的平均傳輸時(shí)延在圖11中進(jìn)行了比較。

Fig.11 Results of latency in different simulation scenarios圖11 不同仿真場(chǎng)景時(shí)延結(jié)果圖

在圖11的高速和市區(qū)兩種不同場(chǎng)景的仿真結(jié)果中，事件觸發(fā)消息DENM由于消息長(zhǎng)度比周期性安全應(yīng)用消息CAM長(zhǎng)得多，導(dǎo)致其傳輸時(shí)延遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于周期性安全應(yīng)用消息CAM。同時(shí)，不管是在高速場(chǎng)景還是市區(qū)場(chǎng)景，QoS-oriented TDMA協(xié)議在CAM和DENM的發(fā)送時(shí)延控制方面均優(yōu)于IEEE 802.11p協(xié)議。IEEE 802.11p協(xié)議中，CAM和DENM都要采用競(jìng)爭(zhēng)的方式來傳輸，在網(wǎng)絡(luò)中車輛較多時(shí)，消息傳輸時(shí)延急劇增長(zhǎng)。QoS-oriented TDMA協(xié)議中給DENM設(shè)置了最高消息優(yōu)先級(jí)，在有DENM要發(fā)送時(shí)，停止了CAM的發(fā)送，并且采用時(shí)隙預(yù)約的方式，沒有了競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制中的時(shí)隙退避過程，從而降低了網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)的消息傳輸時(shí)延。相比IEEE 802.11p協(xié)議，QoS-oriented TDMA協(xié)議在高速場(chǎng)景和市區(qū)場(chǎng)景中DENM的傳輸時(shí)延分別降低了13.3%和15.1%。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)了基于TDMA的面向安全應(yīng)用消息傳輸性能的QoS-oriented TDMA協(xié)議，該協(xié)議的主要特點(diǎn)是同時(shí)考慮CAM和DENM的傳輸需求，采取時(shí)隙預(yù)約的方式進(jìn)行消息傳輸。仿真結(jié)果表明，QoS-oriented TDMA協(xié)議改善了已有車聯(lián)網(wǎng)協(xié)議IEEE 802.11p協(xié)議中周期性安全應(yīng)用消息CAM頻繁發(fā)出引起的事件觸發(fā)類消息DENM接收概率極難保證的問題，提高了DENM傳輸?shù)目煽啃?，降低了系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)的消息傳輸時(shí)延，有效改善了車聯(lián)網(wǎng)安全應(yīng)用消息的傳輸性能。DENM是與道路交通安全息息相關(guān)的安全應(yīng)用消息，其快速可靠的傳輸可以有效減少交通事故的發(fā)生。可見，QoS-oriented TDMA協(xié)議對(duì)提高道路車輛行駛安全性有一定的意義。

[1]Kui Liping,Luo Guilan.Research status and development of vehicle networking[J].China Science and Technology Information,2015(19):118-120.

[2]Yang Shuxue,Wang Liangmin.Game theory based dualincentive mechanism for data forwarding in vehicular ad hoc network[J].Journal of Frontiers of Computer Science and Technology,2015,9(7):821-831.

[3]Yang Miao,Pan Ji.Research on wireless transmission technology of vehicle networking[J].China Radio,2015(8):33-36.

[4]ETSI EN 302 665 intelligent transport systems(ITS):communications architecture[S].2009.

[5]Zhang Tianjiao,Zhu Qi.A TDMA based cooperative communication MAC protocol for vehicular ad hoc networks[C]//Proceedings of the 83rd Vehicular Technology Conference,Nanjing,China,May 15-18,2016.Piscataway,USA:IEEE,2016:1-6.

[6]Nguyen V D,Kim O T T,Tri N D,et al.Improving time slot acquisition through RSU's coordination for TDMA-based MAC protocol in VANETs[C]//Proceedings of the 2016 International Conference on Information Networking,Kota Kinabalu,Malaysia,Jan 13-15,2016.Washington:IEEE Computer Society,2016:406-411.

[7]Jiang Xiaoxiao,Du D H C.PTMAC:a prediction-based TDMA MAC protocol for reducing packet collisions in VANET[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology,2016,65(11):9209-9223.

[8]Ye Xiang,Zhang Guo'an,Cheng Daiyue.Research on cooperative MAC protocol for vehicular ad hoc network[J].Computer Science,2015,42(11):174-177.

[9]Chen Zhen,Han Jianghong,Yang Yong,et al.Using idle TDMA slots for retransmitting packets cooperatively in VANET[J].Journal of Communication,2015,36(7):92-101.

[10]Torabi N,Ghahfarokhi B S.A TDMA-based channel access scheme for achieving fairness in inter-vehicle communications[C]//Proceedings of the 4th International Conference on Computer and Knowledge Engineering,Mashhad,Iran,Oct 29-30,2014.Piscataway,USA:IEEE,2014:747-752.

[11]Nguyen V D,Kim O T T,Dang D N M,et al.Application of the lowest-ID algorithm in cluster-based TDMA system for VANETs[C]//Proceedings of the International Conference on Information Networking,Siem Reap,Cambodia,Jan 12-14,2015.Washington:IEEE Computer Society,2015:25-30.

[12]Guo Jinjie.Cross layer optimization of intelligent transportation system based on IEEE 1609.4/802.11p[D].Beijing:Beijing University of Posts and Telecommunications,2013.

[13]Li Shuai.Research on vehicle ad hoc network MAC mechanism for traffic safety messages[D].Chongqing:Chongqing Jiaotong University,2012.

[14]Eenennaam M V,Veins A V D,Karagiannis G.Impact of IEEE 1609.4 channel switching on the IEEE 802.11p beaconing performance[C]//Proceedings of the 2012 IFIP Wireless Days Conference,Dublin,Ireland,Nov 21-23,2012.Piscataway,USA:IEEE,2012:1-8.

[15]EU 5GPPP Architecture Working Group.5G automotive vision[EB/OL].(2015-10-20).https://5g-ppp.eu/wp-content/uploads/2014/02/5G-PPP-White-Paper-on-Automotive-Vertical-Sectors.pdf.

[16]Sommer C,German R,Dressler F.Bidirectionally coupled network and road traffic simulation for improved IVC analysis[J].IEEE Transactions on Mobile Computing,2011,10(1):3-15.

附中文參考文獻(xiàn)：

[1]奎麗萍,羅桂蘭.車聯(lián)網(wǎng)研究現(xiàn)狀及發(fā)展[J].中國科技信息,2015(19):118-120.

[2]楊樹雪,王良民.基于博弈論的車聯(lián)網(wǎng)雙重激勵(lì)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)與探索,2015,9(7):821-831.

[3]楊淼,潘冀.車聯(lián)網(wǎng)無線傳輸技術(shù)研究[J].中國無線電,2015(8):33-36.

[8]葉翔,章國安,程黛月.車載自組織網(wǎng)絡(luò)協(xié)作MAC協(xié)議研究[J].計(jì)算機(jī)科學(xué),2015,42(11):174-177.

[9]陳振,韓江洪,楊勇,等.VANET中利用空閑TDMA時(shí)隙協(xié)助發(fā)送數(shù)據(jù)的方法[J].通信學(xué)報(bào),2015,36(7):92-101.

[12]郭晉杰.基于IEEE 1609.4/802.11p的智能交通系統(tǒng)的跨層優(yōu)化[D].北京:北京郵電大學(xué),2013.

[13]李帥.面向交通安全信息傳輸?shù)能嚶?lián)網(wǎng)MAC機(jī)制研究[D].重慶:重慶交通大學(xué),2012.

Research on QoS of SafetyApplication Messages OrientedAccess Protocol*

SUN Xiaoyan+,DUAN Linxia,YAO Chenhong

School of Information and Control Engineering,Xi'an University of Architecture and Technology,Xi'an 710055,China

2016-12,Accepted 2017-05.

In order to achieve the low latency and high reliability transmission of the safety application messages in the Internet of vehicles(IoV),this paper designs a QoS-oriented time division multiple access(TDMA)protocol.The protocol uses TDMA technique,and considers the transmission requirements of two kinds of safety application messages,cooperative awareness message(CAM)and decentralized environmental notification message(DENM),respectively.The combination of traffic simulation software SUMO and network simulation software OMNeT++is used to build a vehicular network simulation platform—Veins,in which the relationship of traffic simulation and network simulation is bidirectional coupling and they can interact in real-time.The simulation of QoS-oriented TDMA protocol is implemented on the platform,and the performance is verified on it too.The simulation results show that the designed protocol does not improve the transmission reliability of CAM obviously,but improves the transmission reliability of DENM,and reduces the message transmission delay of both DENM and CAM.Compared with the IEEE 802.11p protocol,in the high speed scenario and the urban scenario respectively,the reception probability of the CAM in the QoS-oriented TDMA protocol is reduced by 5.8%and 7.1%,and the transmission delay of the CAM in the QoS-oriented TDMA protocol is reduced by 11.4%and 12.8%,the reception probability of the DENM in the QoS-oriented TDMA protocol is improved by 10.5%and 12.9%,and the transmission delay of the DENM in the QoS-oriented TDMAprotocol is reduced by 13.3%and 15.1%.

Internet of vehicles(IoV);multiple access;safety application message;time division multiple access(TDMA)

+Corresponding author:E-mail:xysun@xauat.edu.cn

10.3778/j.issn.1673-9418.1612046

*The 2017 Scientific Research Plan of Shaanxi Provincial Education Department under Grant No.17JK0464(陜西省教育廳2017年專項(xiàng)科學(xué)研究計(jì)劃);the School Talent Science and Technology Fund under Grant No.RC1339(校人才科技基金項(xiàng)目).

CNKI網(wǎng)絡(luò)優(yōu)先出版:2017-05-04,http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.5602.TP.20170504.1431.010.html

SUN Xiaoyan,DUAN Linxia,YAO Chenhong.Research on QoS of safety application messages oriented access protocol.Journal of Frontiers of Computer Science and Technology,2017,11(12)：1972-1983.

A

TP391.44

SUN Xiaoyan was born in 1979.She received the Ph.D.degree in information and communication engineering from Xidian University in 2011.Now she is an associate professor and M.S.supervisor at Xi'an University of Architecture and Technology.Her research interests include wireless communications,mobile ad hoc network and communications in Internet of vehicles,etc.

孫曉艷（1979—），女，山東威海人，2011年于西安電子科技大學(xué)信息與通信工程專業(yè)獲得博士學(xué)位，現(xiàn)為西安建筑科技大學(xué)信息與控制工程學(xué)院副教授、碩士生導(dǎo)師，主要研究領(lǐng)域?yàn)闊o線通信，移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)，車聯(lián)網(wǎng)通信等。發(fā)表學(xué)術(shù)論文10余篇，主持陜西省教育廳2017年專項(xiàng)科學(xué)研究計(jì)劃和校人才科技基金各1項(xiàng)。

DUAN Linxia was born in 1988.She is an M.S.candidate at School of Information and Control Engineering,Xi'an University ofArchitecture and Technology.Her research interest is Internet of vehicle.

段林俠（1988—），女，陜西西安人，西安建筑科技大學(xué)信息與控制工程學(xué)院碩士研究生，主要研究領(lǐng)域?yàn)檐嚶?lián)網(wǎng)。

YAO Chenhong was born in 1982.She received the Ph.D.degree in information and communication engineering from Xidian University in 2016.Now she is a lecturer at Xi'an University of Architecture and Technology.Her research interests include wireless communications,relay network and communications in Internet of vehicles,etc.

要趁紅（1982—），女，河南開封人，2016年于西安電子科技大學(xué)信息與通信工程專業(yè)獲得博士學(xué)位，現(xiàn)為西安建筑科技大學(xué)信息與控制工程學(xué)院講師，主要研究領(lǐng)域?yàn)闊o線通信，中繼網(wǎng)絡(luò)和車聯(lián)網(wǎng)通信等。