车辆碰撞预警协议的设计.doc

一种协作碰撞警告的车对车通信协议Xue Yang University of Illinois at Urbana-Champaign Jie Liu Microsoft Research Feng Zhao Microsoft Research Nitin H. Vaidya University of Illinois at Urbana-Champaign 摘要21.引言22.应用挑战32.1 挑战1:紧急情况后的严格的延迟要求32.2 挑战2：长时间多个AVs并存情况的支持42.3 挑战3：紧急事件的分化和赘余EWMs的消除43.相关研究54. 车辆碰撞警报通信协议64.1 假设64.2 EWMs的速率降低算法74.3 AVs的状态转换105.绩效评估125.1 EWM传送延迟125.2 冗余EWMs的消除146.结论15参考文献15摘要：本文提出了一种协作碰撞警报的车对车通信协议。像专用短程通信（DSRC）这样的车对车（V2V）和车对路（V2R）新兴的无线技术，通过提供早期预警对大量减少致命道路事故的数量很有效。在各种路况下实现紧急警告的低延时传送是本文解决的一个重要技术难题。基于对应用要求的仔细分析,我们设计一个有效的协议, 包括拥塞控制方针、服务分化机制和紧急警报传播方法。仿真结果证明，本文提出的协议实现了紧急警报的低延时传送和在道路情况紧张时带宽的有效利用。1.引言交通事故每年夺取了成千上万人的性命,超过任何致命的疾病或自然灾害。研究表明，如果车辆驾驶者在事故发生前0.5秒以上得到警报，60%的路面事故都可以避免。驾驶人员在路面发生紧急情况时都会受到反应时间影响，导致紧急警报的发出有很大延迟，就像下面的简单例子所说明的一样。在图1中，A、B、C三辆车行驶在同一车道中。当A突然紧急刹车，B和C两辆车都面临危险，并且由于下面的两个原因，C与A离得更远并没有使得C比B更安全：刹车灯的视线局限性：一般的，司机只能看见直接前面车辆的刹车灯，所以司机C很有可能要等到司机B刹车亮灯时才知道A发生了事故。严重的紧急事件处理延迟：司机反应时间,也就是从司机B看到A的刹车灯到踩下刹车的时间,通常在0.7秒到1.5秒的范围, 这将导致紧急警报传播的严重延误。新兴的无线通信技术对显著降低紧急警报的延迟很有效，专用短程通讯（DSCR）财团正在定义支持车对车（V2V）通信环境的短中程通信服务。在我们前面的例子中，使用V2V通信，一旦发生紧急情况车辆A可以立即发出警报信号。如果车辆B和C能够几乎没有延迟地收到这些信号，司机们会立即受到提醒。在这种情况下，C有很大的机会通过及时反映避免事故，而B在可见度很低或者司机对周围的环境没有引起足够的注意的时候将会受益于警报信号。因此，车对车通信实现了车辆A、B、C之间的协作碰撞警报。本文讨论了一种车辆碰撞警告通信（VCWC）协议，这篇论文的主要贡献包括：车辆协作碰撞警报的识别应用要求。实现了对基于应用要求的紧急警报信息的阻塞控制。本文的其余部分安排如下，第2节讨论应用挑战，第3节介绍了相关研究，第4节描述了提出的车载碰撞警报通信（VCWC）协议，第5节展示了使用ns- 2仿真器的绩效评估，最后在第6节得出结论。2.应用挑战当车辆在道路上异常行驶，比如超过一定减速阈值，行驶方向剧烈变化，重大机械故障等，它就成了一部异常车辆（AV）。异常车辆使用V2V通信主动生成紧急警报消息（EWMs），其中包括地理位置，速度，加速度和异常车辆的移动方向，以警告其他周围车辆。然后警报信号的接收者可以根据自身和异常车辆的相对运动来确定和该紧急情况的相关程度。2.1 挑战1:紧急情况后的严格的延迟要求在紧急情况发生后的短时间内，警报越早传送到濒危车辆，就越有可能避免事故发生。我们把从一个异常车辆到另一车辆的EWM传送延迟定义为，从A发生紧急情况到V接收到第一个相应的EWM所持续的时间。因为一辆以80英里时形式的车在30ms内能够移动一米以上，每个受影响的车辆的EWM传送延迟应该在毫秒数量级。然而，由于多径衰减、屏蔽以及因车辆的高移动性引起的多普勒频移，V2V通信的连接质量可能会非常糟糕。在15中，对不同车辆交通和流动情况下的无线局域网的性能作了评估，结果表明信号质量恶化程度随着使用802.11b的车辆的相对平均速度增加。除了不可靠的无线连接，有MAC层数引起的数据包冲突也会增加EWMs的损失。此外，在非正常情况下，所有靠近AV的车辆都会受到潜在的威胁，所以他们也应该收到紧急情况警报。但是由于车辆的高流动性，面临危险的车辆群组很快会改变。例如，在图2中，当车辆A发生紧急情况时，附近的车辆N1、N2、N3、N4、和N5都被置于潜在的危险当中。很快，车辆N1和N5会超过A而不再与紧急警报相关。与此同时，车辆N6、N7、和N8离A越来越近而需要被告知有异常情况。无线通信的不可靠性和快速变化的相关车辆群组创建，它们都将挑战对协作碰撞警报严格的EWM传送延迟限制的满足。2.2 挑战2：长时间多个AVs并存情况的支持紧急情况发生后，AV会长时间处于异常状态。例如，如果一辆车由于机械故障停在了公路中间，它对任何靠近的车辆都有危险，因此，将保持异常状态直到被从路上拖走。更进一步，道路紧急情况往往会有连锁效应。当领头的车辆采取紧急刹车时，它后面的车辆很有可能也会做出突然减速的反应。我们将并存AVs定义为在存在时间上重叠的AVs和会相互影响传输的AVs。由于一个AV可以存在一段比较长的时期的事实以及紧急事件的连锁效应，可以存在很多并存AVs。所以，在紧急事件发生时除了要满足严格的EWMs传送延迟要求，VCWC协议还必须能够支持在更长时间内大量并存的AVs。2.3 挑战3：紧急事件的分化和赘余EWMs的消除行驶在不同车道上的AVs发生的紧急事件通常会对周围车辆造成不同的影响，所以对不同情况应加以区别。如图3中的例子所示，失控车辆A的运动轨迹跨越多个车道。在这个异常情形下，N1和N3可能都会紧急刹车，因此N1和N3很有必要分别对尾随它们的车辆发出警报。同时，因为车辆A的轨迹不准寻任何既定的车道而且将来有可能威害到N5，所以车辆A也需要发出它自己的紧急警报。在这个特例中，三辆运动中的车辆联系着三个紧急事件。另一方面，多个AVs可能会对同一紧急事件产生反应并对驶近的车辆造成相似的危险。例如在图2中，车辆A突然停在路中间。作为对A突然停止的反应，N3也会突然刹车停在A后面。从车辆A的视角来看，N3挡住了后面所有的车辆。在这种情况下，紧急情况过后一段时间A没有必要继续发送多余的EWMs，原因如下：第一，信道带宽会被不必要的警报信息消耗；第二，由于更多的发送端争抢同一个信道，有用警报信息的延迟很可能会增加。在现实生活中，司机们会产生各种反应。在图2的例子中，只要N3停留在A后面并且发送EWMs，A发出的EWMs就是多余的。接下来，N3的司机可能会更换车道离开。当这种情况发生的时候，如果A继续停在路中间，它发出的EWMs又会变得有必要。所以，碰撞预警通信协议的设计不仅需要利用交通模式，还必须能够应对复杂的路面情况和驾驶员的行为。3.相关研究先前关于V2V通信的研究工作主要集中在三个方面：媒体访问控制、信息传递和群组管理。在9中，Lee等人提出了一种无线令牌环的MAC团体车辆通信协议（WTRP），其中所有参与车辆组成一个小组，合作驾驶。R-ALOHA在中17讨论了一种间隙预约的MAC车辆间通信协议。多间隙预留MAC协议11、10、13也因Fleetnet Projects7而提出。徐等讨论了一种基于位置的V2V广播通信协议，在这个协议中，每个车辆都以固定的频率产生紧急信息19。然后测得每条信息在MAC层的最佳传输能力降低了数据包的冲撞概率。信息传递能帮助预警信息到达无线传输范围外的车辆。在14中,作者在间隙预约MAC的基础上提出了一种多跳广播协议。考虑到并非所有车辆都会配备无限收发器的情况，在3中研究了连接很少的由高速移动车辆组成的专用网络中的紧急信息传递。16中提出了两种以降低传递信息的数量。当紧急事件发生时，通常有一组车辆受到异常情况的影响。在群组管理中，12基于移动主机的位置和功能两方面两定义了所谓的“临近群组”。5定义了一个“同伴空间”，空间中的所有车辆都有共同的利益。2还讨论了车辆间通信的群组成员管理。总之，MAC协议协调了车辆间的信道存取，多跳转发机制拓展了预警信息的到达范围，群组管理定义了有共同利益的车辆组。和先前的研究不同，本文侧重于与车辆写作碰撞警报应用相关的拥塞控制问题。基于我们在第2节讨论过的应用挑战，我们提出的车辆碰撞警报通信（VCWC）协议更加具体地讨论了如何调节EWM传输速率，而使得在支持大量并存AVs的同时还能满足严格的EWM传输延迟要求。该VCWC协议的细节将在下面讨论。4. 车辆碰撞警报通信协议一辆车会因为自身机械故障或者意外的道路危险而成为异常车辆（AV），一辆车还可能会因为对其他周围的AVs有所反应而成为AV。但是，一旦一辆AV恢复正常行驶，那辆车就不再被称为AV并且回到正常状态。一般的，车辆的异常行为可以用车内的各种传感器来检测，至于如何检测车辆的正常和异常状态则不在本文范围之内。我们假定一个车辆控制器能够自动监视车辆运动，并且当他进入异常状态时激活碰撞警报通信模块。另一辆收到EWMs的车会根据它和AV的相对运动来确定和该紧急事件的相关性，并向驾驶者发出声音或视觉上的警告建议。VCWC协议所使用的每条信息都有一组目标接收者，但是由于车辆的高移动性，这组目标接收者改变得很快，这就使得使用广播而非单播传输信息成为必要。为了能在不稳定的无线信道传输稳定的紧急警告，需要反复传播EWMs。为实现网络的稳定，按照惯例使用阻塞控制基于信道反馈来调节传输速率。如果数据包成功地通过信道，传输率上升；反之，数据包丢失传输速率就下降。不同于传统的拥塞控制，由于EWM传输的广播特性，这里没有信道反馈的可用于EWMs的频率调节。相反的，我们用更多的专用属性来帮助EWM阻塞控制，这些属性包括EWM传输速率调整算法和AVs状态转换机制。尽管拥塞控制方针是本论文的重点，但是我们提出的VCWC协议还包括紧急警传播方法，这种方法利用了驾驶人员的自然反应和EWM信息传递，以及一种能使协作车辆碰撞警报应用和其他与安全无关的应用共用一个信道的信息分化机制。跳过后两个组件不会影响文章的连续性，但它们的详细情况能在20中找到。4.1 假设我们首先声明我们为每辆协作碰撞警报的参与车辆所作的有关假设。这种车能取它自己的地理位置，并能确定在道路（它行驶的车道）上的相对位置。一种可能性是，车辆是配备了全球定位系统（GPS）或差分全球定位系统（DGPS）接收设备以获取它的地理位置，或者也可能是配备了电子地图，以确定它所在的行车道。这种车至少配备了一个无线收发机，并且车辆专用网络由车辆所配备的无线收发机构成。正如由DSCR所建议的那样，与安全相关的V2V信息传输范围被假定为300m，并且用基于IEEE 802.11 DCF的多存取控制来解决信道竞争。4.2 EWMs的速率降低算法在VCWC中，不同类型的信息被分配了不同的优先级，而EWMs的优先级最高。基础的多存取控制支持优先级调度，这样可以在低优先级的交通信息之前优先传输优先级更高的交通信息。因此，考虑到EWM拥塞控制，我们可以专注于EWMs的单独传输。EWMs的速率降低算法的目标是实现在紧急事件发生时的EWM低延迟传送，同时允许大量并存的AVs。从A到V的EWM传送延迟通常定义为，从A发生紧急情况到V接收到第一个相应的EWM所持续的时间。因为一个EWM信息可能会需要一段由排队延迟、信道存取延迟等引起的系统内等待时间，它也可能遭受由信道质量差或数据包冲撞引起的再传输延迟，所以EWM传送延迟主要由等待时间和再传输延迟构成。如图4所示，从形式上看，一个EWM信息的等待时间（Delaywait）被定义为，从该EWM由车辆碰撞预警通信模块发出到它被传输至无线信道所持续的时间。为了说明系统内的等待时间，假设每辆AV的EWM传输过程都服从泊松分布，并假设有总共M辆并存AVs。EWMs的总到达速率，是从每个单独的AV发出的EWM传输速率的总和。作为一个近似简化，我们也以泊松分布作为信道工作过程的模型，因为每个EWM的数据包大小都一样，而且我们的系统中没有信道工作速率和EWM传输速率之间的反馈。有从M个AVs来的M个独立的数据到达流，可以通过将全部到达流合并为一个到达速率为的到达流来构建一个排队系统。假设信道工作速率为，从排队论我们知道当且仅当时系统稳定20，如果应用FCFS（先到先得）服务顺序，一条信息的系统内等待时间是尽管使用了基于竞争的MAC协议，而且信道实际上随机地处理不同AV发来的积压信息，按照假设每个积压信息都被等概率地处理，我们可以证明系统稳定时等待时间保持不变 20。 如图4所示，假设AV A传输的第i条EWM信息是第一条被车辆V正确接收的EWM，则从A到V的EWM再传输延迟（Delayretransmission）就是从第一条EWM产生到AV A产生第i条EWM所持续的时间。令p为一个EWM被一辆车正确接收的概率，0为初始传输速率，f（0，k）为一辆AV传输第k条EWM之后的EWM传输速率。则AV的平均再传输延迟可以表示为：按照定义，EWM传送延迟（Delay）可以表示为：通常要求初始EWM传输速率0很高,以使EWM传送延迟能尽可能的小。然而，如果传输速率保持很高或者下降得太慢，系统内的EWMs总到达速率可能会随着新AVs的出现迅速增加，结果导致网络负载过重和很长的等待时间。另一方面，如果EWM传输速率下降得太快，主导EWM传送延迟的再传输延迟会变大。我们为VCWC做了乘法速率降低和加法速率降低算法的检测，结果表明，给定一个应用要求的EWM传输速率范围（min，0），通过选择适当的参数它们二者都能得到相似的结果。在这篇论文中，为了简洁我们只就乘法速率降低算法作出分析。特别地，以初始速率0开始，由于每传输L个EWMs一个的因素，一辆AV的EWM传输速率会下降，直到下降为最小速率min 。即 。 为了显示乘法速率下降算法（=2）相对以不变速率传输EWMs的恒定速率算法（也就是=1的特例）的优点，基于等式1、2、3可以得到相应的EWM传送延迟，并且体现在图5中了。我们可以看到，在使用恒定速率算法时，M接近25网络就变得不稳定了，然而在=2的情况下使用乘法速率下降算法，在EWM传送延迟开始急剧增加前可以支持近100辆并存AVs。为了强调支持大量并存AVs的重要性，我们考虑一个5车道、每条车道上车间距离平均为15m的密集车辆网络，每个传输范围内有100辆车。因为一辆车会因意外的道路危险，或由紧急事件的连锁效应而对其他AVs有所反应而成为AV，所以25辆以上AVs同时出现并不罕见。当M很小的时候，等待时间可以忽略不计，EWM传送延迟主要取决于再传输延迟。图5（a）和（b）分别显示了在信道情况良好（即p=0.9）和信道情况不好的（即p=0.5）的延迟。两幅图都表明，乘法速率降低算法几乎不引起传输延迟衰减（即当M很小时的延迟），而使用恒定速率算法的衰减在1ms以内。总的来说，相比恒定速率算法，=2时乘法速率降低算法明显提高了可支持的并存AVs数量，同时在网络负荷低时几乎不引起延迟衰减。较大的可以支持更多的并存AVs，但是即使当网络负荷低时也会导致延迟增加。由于大多数实际情况下，并存AVs的数量小于100，所以我们提出的VCWC协议采用=2时的乘法速率降低算法。4.3 AVs的状态转换状态转换机制的目的是要确保EWM覆盖危险区域以及消除冗余EWMs，同时造成很小的控制开销。每辆AV可能有三种状态，初始AV、非标记AV和标记AV。当一辆车发生紧急情况，它就成为AV而进入初始AV状态，同时按4.2节中的速率降低算法传输EWMs。为了消除冗余EWMs,在某些情况下初始AV停止传输EWMs，它就成为了非标记AV。在另一些情形下，一辆非标记AV需要以要求的最小速率再次开始传输EWMs，它就成为了标记AV。从初始AV到非标记AV的转换：一辆处于初始AV状态的AV可以进一步将EWM传输速率降低到0，而成为一辆非标记AV，前提是下面两个条件都满足：1.从那辆车成为初始AV开始至少已经经过了Talert时间。因为在Talert时间内EWMs被反复传输，所以届时那些靠近AV的车辆很有可能已经收到了紧急警报。 2.从初始AV的尾随车辆发出的EWMs被串听。在这里，如果X与Y在同一车道且X在Y后面，所以任何受Y威胁的车辆也可能会受到X的威胁，我们就定义车辆X是车辆Y的尾随者。在图6（a）的例子中，异常车辆A发生故障而停止。一接收到A发出的EWMs，尾随车辆N3做出反应也停下来。由于N3做出突然反应，它也成为一辆AV并开始发送EWM信息。因为A和N3对该区域内任何靠近的车辆都构成相似的危险，应用上面的状态转换规则，当收到N3发出的EWMs，且从A最初发生紧急情况开始已经过了Talert时间，A就进入非标记AV状态。另一方面，因为没有收到后面其他AVs发出的EWMs，N3没有资格成为非标记AV。所以，它仍然是一辆初始AV，并持续发送EWM信息。由于N3发出的EWMs，靠近的车辆能得到有效的警报从而确保驾驶者能采取合适的措施。非标记AV状态与标记AV状态之间的转换：非标记AV状态的AV设置了一个标记暂停（FT）持续时间计时器。如果FT计时器耗尽了，它还没有收到任何从其尾随车辆发出的EWMs，这辆非标记状态AV的状态就会改变而成为标记AV。否则，它将仅仅重置FT计时器并重复上面的步骤。如果标记AV收到了其尾随车辆之一发出的EWMs，它将终止其作为标记AV的责任而成为非标记AV。因为一辆车只有在紧急情况出现一段时间后才能成为标记AV，标记AV以最小速率min传输EWMs。考虑到那些，在发生紧急情况时，需要尽快向周围的车辆传递应急预警，因为所有面临危险的车辆可能离AV很近。然而一会儿以后，附近的车辆有很大可能已经收到了紧急警报，那么接下来要紧的是向刚进入传输范围的车辆发出紧急警报。因此，min的值主要取决于无线传输范围、最高车速、车辆减速能力和信道条件。如果无线传输的范围够大，驶近的车辆可以承受一个相对较长的传送延迟。例如，在图6（a）中，紧急事件发生后一段时间，N6进入A的传输范围。就像DSCR1中建议的那样，我们假设传输范围是300m，则延迟12秒接收紧急警报对N6来说不会造成多少负面影响。继续我们在图6中举的例子：这时，N3是一辆初始AV，也是非标记AV(图6（a）)。过了一会，N3发现相邻车道有空隙就换道离开了。如图6（b）所示，由于车辆A不再收到N3发出的EWMs，A在FT计时器耗尽后改变状态成为标记AV，并重新开始发送EWMs。涉及到多辆反应AVs的情形在图6（c）中说明了。在一拥挤的车道上的最后面一辆AV，即例子中的N11，始终保持初始AV状态并发送EWMs（因为它没收到未遂车辆发出的EWMs而不符合非标记AV的资格）。此外，车辆N9将自己认定为标记车AV，以为它收不到N11传来的EWMs。类似地，A也将自己认定为标记AV，因为它不在N9、N11的传输范围之内。因为当FT计时器耗尽时还没收到尾随车辆发出的EWMs，一辆AV就开始产生自己的EWMs，所以一辆车从它进入传输范围开始一直收不到EWMs所持续的最长时间是2FT。基于传输范围、最大速度、车辆减速能力、信道条件和min值，通过选择合适的FT值，我们可以确保所有驶近的车辆都有很大概率能及时收到紧急警报，以对前方潜在的危险作出反应。以上状态转换机制的实施不会引起任何正在传输中的EWMs之外的控制信息，并且这种机制能承受动态路况和无线连接的变化。如果信道条件好，每个传输范围内将只有一辆AV发送EWMs；如果信道条件比较差，现存标记AV发出的EWMs可能会丢失，而过多的标记AV会时不时的出现。但显然，上述算法的正确性没有受到影响，从而确保进入某个AV传输范围的车辆将始终被标记AVs或初始AVs传输的EWMs覆盖。因为一个AV发出的EWMs包括地理位置、速度、加速度和AV的移动方向，一辆AV可以在收到EWMs时，基于他们之间的相对运动判断另一辆AV是否是尾随车辆。如何用运动性质准确定义这些规则不在本文的范围，但我们可能会注意到，由于路况复杂，有时很难清楚地判断两辆AVs是否对周围的车辆造成类似的危险。为确保协议的正确性，应该应用比较保守的假设。因此，在紧急事件中，可能存在多辆并存AVs。在前面已经讨论过了，我们提出的协议使用速率降低算法能够支持很多并存AVs。5.绩效评估我们使用ns-2网络仿真器实现了所提出的VCWC协议。信道的物理特性遵循802.11b的规格，位速率为11Mbps。如DSCR1中建议的那样，无线传输范围设定为300m。基础的MAC协议基于IEEE 802.11DCF，并带有服务分化的附加功能。在我们的仿真实现中，只要一辆AV有积压EWM，它就发出一个带外忙音信号，而车辆可以在两跳距离内检测到这个信号。只要检测到忙音信号，那些信息优先级低的车辆就推迟他们的信道访问。根据经验数据，在仿真中我们设最小传输速率min为10信息秒，标记暂停时间FT为0.5s，一辆初始AV的最小EWM传输时间Taler为450ms。利用仿真的结果，我们在20中还证明了L=5和0=100信息秒的结合对乘法速率降低算法是合适的参数选择。 5.1 EWM传送延迟我们在第3节中讨论过，以前的相关研究的侧重点与本文不同，这使得直接性能的比较很难。我们提出的VCWC协议所使用的乘法速率下降算法实现的EWM传送延迟的仿真结果，与以恒定速率0传输EWMs的恒定速率算法的比较展示在下面了。模拟方案包括了一个300m长的5车道路段，每条车道上有10辆车。总共有50辆车，且每辆车都在其他车的传输范围内。并存AVs的总数（M）从5到50变动，新AVs的产生速度是每0.1秒5辆。每辆AV持续发出EWMs直到仿真结束为止。每辆AV发出的紧急警报都要求传送到传输范围内的所有车辆（这取决于接收EWN警报并判断EWM警报是否相关的每辆车）。我们测量了所有AV-接收车辆之间的最大EWM传输延迟都，图7（a）显示了信道条件相对较好时（p=0.9）的最大EWM传输延迟，而图7（b）则显示了信道条件糟糕时（p=0.5）的最大传输延迟。有5辆并存AVs的情况下，EWM传输导致的网络负荷较低，这意味着较低的系统内消息等待时间。此外，我们在4.2节讨论过，利用前面提出的速率降低算法的再传输延迟衰减很显著。因此，如图7（a）和（b）所示，无论乘法速率降低算法还是恒定速率算法，在M很小时都能实现较低的EWM传输延迟。然而，随着并存AVs的增加，使用恒定速率算法的负荷迅速增加，导致信息等待时间的增长也很快。并存AVs多于25辆时，总的EWM到达速率会超过信道的服务速率，系统变得不稳定且信息等待时间剧烈增加。另一方面，速率降低算法随着时间控制EWM的传输速率。当有新的AVs参与进来，已存的AVs会降低EWM传输速率，从而导致网络负荷适度增加。因此，如果利用速率降低算法，并存AVs的增加只会引起EWM传送延迟的略微增加。图5显示了基于分析推导的类似结果，我们可以看到，图7中的仿真结果与我们图5中的的分析结果在总趋势上一致。我们可以降低恒定速率算法所用的EWM传输速率，使得EWM传送延迟随着并存AVs的增加而缓慢的增加。然而，当只有少量并存AVs的时候，增加的再传输延迟会导致EWM传送延迟不必要地增加。5.2 冗余EWMs的消除为了显示冗余EWMs消除的效果，假定所有AVs对驶近的车辆都构成类似的威胁。我们模拟了一条600m长的路段，且60辆配备了无线接收器的车辆均匀分布在车道上，仿真一开始领头车辆就发生了紧急情况。为了模拟最恶劣的情况，我们让所有收到领头车辆发出的EWMs的尾随车辆做出突然减速的反应，并最终停在车道上。因此，所有领头车辆传输范围内的尾随车辆一旦作出反应就成为了AVs。司机的反应时间在0.7s1.5s范围内随机选择。在整个模拟中，有两个不断积压数据包大小为512字节的非时间敏感信息的源站。图8（a）说明了，在两种信道条件下（p=1和p=0.5），全部AVS发出的的EWMs总量是如何随时间变化的，这里的EWMs总量是以秒为单位测量的。例如，在图8中时间为1s的点表示从0s到1s传输的EWMs总数。在0s时刻，领头车辆成为AV并开始发送EWMs。由于司机的反应时间在0.7s1.5s内变化，EWMs的数量从1s到2s急剧增加，2s时所有在领头车辆传输范围之内的尾随车辆都成为AVs。每辆AV传输EWMs至少持续，然后如果它收到尾随车辆传来的EWMs就能成为非标记AV。图8很清楚的体现了，从2s3s随着EWMs数量的明显县下降，冗余的EWMs被有效地消除了。最后，在良好的信道条件下，只有一辆AV以的速率持续传输EWMs。如图8（a）所示，当信道条件不好的时候，即p=0.5时，偶尔会传输稍微多点的EWMs。EWM信息占用的信道带宽可以由非时间敏感交通信息吞吐量损失来体现。图8（b）显示了非时间敏感交通信息产生的吞吐量，它也是以秒为单位时间测得的。被标记为“基本吞吐量”的曲线显示了，没有紧急情况时，非时间敏感交通信息产生的吞吐量。由此可见，与车辆碰撞预警相关的信息只在情况发生后的短时间内占用有效带宽。从3s时刻开始，非时间敏感交通信息的吞吐量受到的损失会非常小。当信道条件不好，即p=0.5时，与p=1相比，相对的吞吐量损失要大得多，因为信道条件不好时基本吞吐量本身很小。6.结论本文提出了一种车辆碰撞警报通信（VCWC）协议，以提高道路安全性。特别地，它还定义了紧急警报信息的拥塞控制方法，这能实现较低的紧急警报信息传送延迟，并能支持大量的并存异常车辆。此外，还利用紧急事件的自然连锁效应，提出了一种消除冗余紧急警报信息的方法。参考文献1 Dedicated Short 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