一种用于并发安全与非安全车对基础设施（V2I）通信的多通道架构

《IEEE Open Journal of Intelligent Transportation Systems》：A Multi-channel Architecture for Concurrent Safety and Non-safety V2I Communications

　　

摘要：

车对万物（V2X）通信技术实现了车辆与其周围环境之间的实时数据交换，旨在改善交通流量并提升道路安全性。在此框架下，车对基础设施（V2I）通信特别促进了车辆与路边基础设施组件之间的互动。由于V2I生态系统中的通信方式多样，且数据质量（DQ）要求各不相同，同时传输具有不同数据质量要求的安全性信息和非安全性信息面临重大挑战。IEEE 1609.4 MAC标准提供了一种多通道操作机制来应对这一挑战。然而，由于服务通道（SCH）和控制通道（CCH）之间的100ms时间槽被平均分配，导致在CCH上支持高频安全性信息传输的同时处理大数据包的非安全性信息会降低共享IEEE 802.11p无线环境的性能。在本研究中，我们提出了一个多通道应用感知框架，通过将周期性关键安全通信直接分配到CCH来分离这些通信，而数据密集型非关键安全通信则由物联网应用层协议（ALPs）进行处理。此外，还评估了QUIC和SCTP等替代传输协议作为物联网ALPs的底层传输机制，与传统的TCP和UDP进行了对比。仿真研究测量了延迟、数据包传输率（PDR）、吞吐量、数据包到达间隔时间以及连接建立时间等指标。结果表明，在CCH上实现了超低延迟；而基于QUIC传输的物联网ALPs能够在SCH上高效处理数据密集型负载。