专用短程通信协议DSRC.doc

专用短程协议DSRC
1.1 DSRC协议简介
专用短程协议DSRC使用于智能交通领域道路与车辆之间的通信协议。DSRC由路边单元RSU和车载单元OBU，控制中心以及一些辅助设备组成。而DSRC通信协议是RSU和OBU实现无线短程通信，保证信息安全可靠传输的核心技术。
车载单元又称车载电子标签，通常安装在挡风玻璃上，主要由收发器与信息存储单元组成。目前国际上的收发器大多数工作在微博阶段，少数工作在红外波段，通过RSU收发器和OBU收发器，就可以实现车辆与道路之间的信息交互;信息卡里面存储了很多该车的信息，通过OBU收发器可以将存储的信息发给RSU，也可以从RSU下载有关信息。路边单元主要是指车道通信设备，覆盖区域在3-30米，主要参数有：载波频率，发射功率和频谱，调制方式，和通信接口。目前大多数国家都倾向用5.8G频段
DSRC协议分为3层：物理层，数据链路层和应用层。
物理层：规定了DSRC通信系统的机械，电气，功能和过程的参数，以激活，保持和释放通信系统之间的物理连接；
数据链路层：指定了煤质访问和逻辑链路控制方法，定义了进入共享物理媒介，寻址和出错控制的操作，，数据链路层的建立，拆除，对数据的检错，纠错是数据链路层的基本任务。
应用层：提供一些DSRC的基础工具，应用层中的过程可以直接使用这些工具，例如通信初始化过程，数据传输和擦去操作。另外应用层还提供了支持同时多请求的功能。

1.2 DSRC协议分析
作为智能交通的信息平台，DSRC协议规范了路边单元与车载单元之间完成可靠的数据传输的有关规程，RSU和OBU之间的数据传输是以数据帧的形式进行的，DSRC应用数据单元自上而下逐渐封装成应用层协议数据单元，链路层协议数据单元，而后加上帧头和帧尾封装成L2层帧，激活物理层的连接后再加上前后同步码，即可以在传输媒介上传输比特流了。

1.2.1 用户要求
1， 连接管理：由于连接的建立和拆除的开销不适用于实时环境下的DSRC,故，DSRC采用无连接方式。
2， 广播和组播：DSRC协议为其用户提供广播功能。通过车载单元和路边单元的广播群组的交换，为不同的应用者实现信息采集，广播和分配。路边单元实现广播组群的传输，车载单元实现广播组群的接受。组播功能可选。
3， 服务证实方式：DSRC协议为用户提供了用户证实方式和无证实方式两种服务证实方式。
4， 通信方式：使用全双工传输模式。车载单元平时处于睡眠等待状态，在收到路边单元定期发送的信标服务表（BST），包括通信参数，通信慨况以及可以应用的信息后被唤醒，开始与路边单元交换信息，但对媒体的使用方式由路边单元控制，车载单元不允许主动向路边单元发送数据。数据通信方式采用的是异步通信方式。
5， 数据形式:DSRC协议用户可以向DSRC协议实体递交整块的数据，并且要求先对信息进行编码，然后再发送给对方。
6， 数据长度：协议用户传送的块数据的长度是任意的，要求DSRC协议实体提供分段/并段,复用/解复用等服务。
7， 服务质量要求：DSRC协议还需要提供通信系统管理支持，提供用户身份鉴别算法以确保信息安全，并预留开发新应用的消息接口。

1.2.2 通道性质
DSRC协议由两个特点：通信区域受限和通信时间受限

1.2.3 DSRC协议工作模式
每个固定设备RSU（路边单元）都包括一个广播SAP（服务访问点）和通信区域内为固定设备所知道的每个移动专用的SAP。当数据链路层检测到一个新的专用链路地址时，则固定设备可以建立一个专用移动设备的SAP，并建立专用链路。每个移动设备应包括一个广播SAP和请求上行链路传输时的一个专用SAP。
从上面的分析可以知道：DSRC协议的工作模式有点对点模式和点对多点模式两种，并且采用主从模式，控制设备总是控制物理媒体的使用。

1.2.4 协议功能分析
1， 控制管理功能： 合法性检查（用户身份的验证）即一些扩充的管理功能。
2， 通信方式管理: DSRC协议规定对媒体的使用采取主从式，路边单元控制对媒体的使用，车载单元必须在规定的上行链路窗口才能上传数据。
3， 数据的发送/接收管理:包括PDU的封装/解封装，SDU的分段/装配等。
4， 数据的完整性的检查
5，发送/接收控制

1.3 DSRC协议设计
1.3.1协议机制设计
1物理层：物理层规定了无线通信使用的传输媒介和上下行链路传输煤质的物理特性参数，确定与数据链路层的接口及需要的提供的服务，提供数据传输，同步，定时功能以及实现连接和数据传输，控制信道的激活、保持、释放、进行信道切换和选择。其中载波频率是一个关键参数，它是世界上DSRC系统差别的主要原因。
其中DSRC的物理层规定了RSU和OBU的以下性能指标的定义和取值范围。
下行链路参数：载频，载频容差，路边单元发射频谱，车载单元最小接受带宽，等效全向辐射功率，天线极化，交叉极化，调制指数，眼图，数据编码，比特率，位时钟容差，误比特率，车载单元呼唤最长启动时间，通信区域功率极限，前同步字符长度，前同步字符波形。
上行链路参数：副载频波参数，副载频频率容差，上行链路载频容差，车载单元发射机发射频谱，路边单元接受最小带宽，最大单边带等效全向辐射功率，天线极化，眼图，边带抑制，边带隔离，数据编码，符号率，符号时钟容差，误比特率，通信区域功率极限，最小变换增益，前同步字符长度和波形
2 数据链路层：数据链路层的功能是为DSRC应用层提供一组服务原语，通过该组服务原语，固定设备可以同一个或一组通信设备实现点对点或点对多点的无差错通信。为实现这个功能，数据链路层必须具备三个子的功能：1，对不同的通信设备进行地址分配并根据该地址共享信道；2，差错帧检验并恢复； 3，数据流控制。