WAVE模块

WAVE是由IEEE规定的用于基于无线的车辆通信的系统架构。 本章介绍了ns-3中WAVE的可用模型。 重点是由ieee802.11p和ieee1609.4定义的MAC层和MAC扩展层。

一.模型描述

WAVE是车辆通信的整体系统架构。 指定WAVE的标准包括IEEE 802.11标准的一组扩展：IEEE标准802.11p-2010和IEEE1609标准集，包含四个文件：资源管理器：IEEE 1609.1，安全服务：IEEE 1609.2 ，网络和传输层服务：IEEE 1609.3，多通道协调：IEEE 1609.4。另外，SAE标准J2735描述了专用短程通信（DSRC）应用消息集，其允许应用使用WAVE传输信息。

在ns-3中，WAVE模块的重点在MAC层和多通道协调层上。 802.11p编译MAC层的关键设计方面是它们允许在基本服务集（BSS）的上下文之外进行通信。 文献使用缩写OCB来表示“在BSS的上下文之外”，并且类ns3 :: OcbWifiMac在ns-3中对此进行了模拟。 这个MAC不需要设备之间的任何关联（类似于adhoc WiFi MAC）。 许多管理帧将不被使用，但是在使用时，BSSID字段需要被设置为通配符BSSID值。 管理信息通过所谓的供应商特定行动（VSA）框架来传输。 通过这些改变，分组传输（对于移动车辆）可以在MAC层中以小的延迟快速进行。 用户可以创建IEEE802.11p兼容设备（与ns3 :: OcbWifiMac关联的ns3 :: WifiNetDevice类的对象）。

WAVE编译器MAC层（包括802.11p MAC层和1609.4 MAC扩展层）的关键设计方面是基于OCB功能，它们为设备提供了在控制和业务信道之间切换的能力，使用单个无线电或 使用多个无线电。 因此，设备可以在单个或多个通道上与他人进行通信，这可以同时支持车辆环境中的安全相关和非安全相关的服务。

在物理层，最大的区别是使用5.9 GHz频带，信道带宽为10 MHz。 这些物理层的变化可以使无线信号相对更稳定，而不会降低吞吐量太多（范围从3 Mbps至27 Mbps）的。

WAVE MAC模型的源代码位于src / wave目录中。

为了更好地建模WAVE和VANET，高层的WAVE模型（主要是IEEE1609.3）将稍后做讲解。

二.设计

在ns-3中，对802.11p的支持涉及MAC层和PHY层。 要使用802.11p网络设备，建议使用ns3 :: Wifi80211pHelper。

在ns-3中，对WAVE的支持包括MAC，MAC扩展和PHY层。 要使用WAVE NetDevice，建议使用ns3 :: WaveHelper。

三.MAC层

用于建模MAC层的类是ns3 :: OrganizationIdentifier，ns3 :: VendorSpecificActionHeader和ns3 :: OcbWifiMac。

OrganizationIdentifier和VendorSpecificActionHeader用于支持发送VSA帧。

OcbWifiMac与AdhocWifiMac非常相似，但有一些修改。 ns-3 AdhocWifiMac类实现的非常接近802.11p OCB模式，而不是真正的802.11 ad-hoc模式。 AdhocWifiMac没有在802.11标准中定义的BSS上下文，所以发送信标和认证不需要时间，使其行为类似于OcbWifiMac的行为。

1.SetBssid，GetBssid，SetSsid，GetSsid
这些方法与802.11 BSS上下文相关，在OCB上下文中未使用。

2.SetLinkUpCallback，SetLinkDownCallback
WAVE设备可以直接发送数据包，所以WiFi链路不会断。

3.SendVsc，AddReceiveVscCallback
WAVE管理信息应由VSA帧发送，由上层1609.4标准作为WSA（WAVE服务通告）包或其他供应商特定信息发送。

4.SendTimingAdvertisement（未实施）
虽然Timing Advertisement在802.11p标准中非常重要，并且特别定义，但在模拟环境中并不有用。假定ns-3车辆模拟中的每个节点已经是时间同步的（可能是通过GPS）。

5.ConfigureEdca
该方法将允许用户设置包括CCH和SCH的WAVE频道的EDCA参数。 OcbWifiMac本身也使用这种方法来配置默认的802.11p EDCA参数。

6.通配符BSSID
通配符BSSID设置为“ff：ff：ff：ff：ff：ff”。如IEEE 802.11-2007中定义的，除了子类型探测请求的管理帧之外，通配符BSSID不应用在BSSID字段中。但ns-3的Adhoc模式简化了这种机制：当站点接收到数据包时，它们将被转发到更高层，而不管BSSID。这个过程非常接近于802.11p-2010中定义的OCB模式，在这种模式下，电台使用通配符BSSID来允许其他电台的上层直接收听。

7.入队，接收
最重要的方法是发送和接收方法。根据标准，我们应该过滤不允许的帧。因此，在这里我们只是确定我们关心的框架;其他的帧将被丢弃。

四.MAC扩展层

虽然1609.4仍然在MAC层，但是ns-3的实现方式并没有对wifi模块的源代码做太多的修改。相反，如果某些功能与wifi MAC类有关，则定义相关的子类;如果某些功能与WiFi MAC类别无关，则将定义一个新的类别。这种方法被选为对ns-3wifi模块的非侵入性。所有这些类将被托管在一个名为ns3 :: WaveNetDevice的“容器”类中。这个类的子类继承自NS3 :: NetDeivce inherting，包括这些类的对象NS3::ChannelScheduler，NS3 :: ChannelManager，NS3 :: ChannelCoordinator和NS3 :: VsaManager类来提供，同时仍然包含的对象中1609.4中描述的特征构成的ns3 :: OcbWifiMac和ns3 :: WifiPhy类。此外，ns3 :: OcbWifiMac类进一步扩展，支持与IEEE 1609.4关联的ns3 :: HigherLayerTxVectorTag和ns3 :: WaveMacLow。 WaveNetDevice的主要工作是为多通道操作创建对象，配置，检查参数和提供新的API，如下所示：