16、车联网多信道协调方案：提升通信效率的新途径

车联网多信道协调方案：提升通信效率的新途径

1. 车联网通信概述

车联网（VANETs）在智能交通系统中扮演着关键角色，为车辆和乘客提供了丰富的应用服务，主要分为交通安全应用和非安全应用。交通安全应用旨在通过车与车（V2V）、车与基础设施（V2I）通信，为驾驶员提供安全信息，降低交通事故概率和伤亡人数。非安全应用则涵盖交通管理、效率提升以及多媒体娱乐等方面，例如提供实时交通信息、多媒体下载等服务。

在车联网中，无线接入车载环境（WAVE）采用专用短程通信（DSRC），基于IEEE 802.11p和IEEE 1609.4标准，通过定义多信道媒体访问控制（MAC）方案来协助驾驶员获取信息和管理交通。该方案依赖通用协调时间（UTC）进行信道同步，将信道访问时间划分为多个100ms的同步间隔，每个间隔包含50ms的控制信道（CCH）间隔和50ms的服务信道（SCH）间隔，其中包含4ms的保护间隔。在CCH间隔，所有车载单元（OBU）必须调谐到CCH进行安全和系统控制消息交换；在SCH间隔，OBU可监听CCH或切换到特定SCH进行非安全服务。

然而，现有的多信道MAC方案存在明显缺陷。一方面，由于CCH和SCH间隔等长交替，信道利用率无法超过50%；另一方面，CCH和SCH之间的切换方案无法根据交通需求灵活调整时间间隔，且信道竞争机制在拥挤城市交通环境和高速移动车辆场景下可能导致系统性能下降。因此，需要一种高效的多信道MAC方案来提高信道利用率并减少CCH上的竞争。

2. 多信道通信方案分析

传统无线通信系统采用单信道通信模式，信号干扰会降低系统吞吐量。为提高系统吞吐量，多信道通信方案应运而生，其基本思想是将授权频谱资源划分为多个相等且不重叠的子