【摘要】：伴隨著道路安全逐漸引起大眾的高度重視,車聯(lián)網(wǎng)的安全應(yīng)用越來越得到普及。但是安全報文較高的及時性和準確性要求,使得現(xiàn)有的很多協(xié)議無從滿足。而當下比較流行的DSRC協(xié)議棧恰好可以解決車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的QoS問題。本文的目的就是為DSRC協(xié)議棧提出一個準確且高效的分析模型,重點在DSRC的數(shù)據(jù)鏈路層。期望通過該模型來得到影響網(wǎng)絡(luò)性能的參數(shù),進而可以通過調(diào)整這些參數(shù)來提高網(wǎng)絡(luò)性能,最終更好地滿足安全應(yīng)用的需求。由于DSRC協(xié)議棧在其MAC子層使用的是EDCA機制進行信道接入控制,而EDCA機制又是在DCF機制的基礎(chǔ)上加入了多級隊列分級思想的。所以本文首先介紹了一個既有的基于DCF機制的二維Markov模型,并在該Markov的基礎(chǔ)上進行了一系列網(wǎng)絡(luò)性能的分析。以上述Markov模型為基礎(chǔ),本文基于EDCA機制提出了兩個Markov模型:退避窗口變化的二維Markov模型和連續(xù)時隙轉(zhuǎn)移的一維Markov模型。在這兩個Markov模型的基礎(chǔ)上,主要通過數(shù)學公式的推導來得到理論分析上的節(jié)點吞吐量和節(jié)點單跳時延。首先可以由兩個Markov模型得到節(jié)點的平均碰撞概率和發(fā)包概率。然后本文將分為兩種情況來討論最終的節(jié)點吞吐量和單跳時延,分別為節(jié)點飽和發(fā)包情況以及非飽和發(fā)包情況。對于飽和發(fā)包情況,首先根據(jù)吞吐量的定義來計算吞吐量,即單位時間內(nèi)節(jié)點發(fā)包大小。然后可以由吞吐量反向計算出節(jié)點單跳時延;對于非飽和發(fā)包情況,首先根據(jù)單跳時延特性計算出單跳時延,以此為基礎(chǔ)再計算出節(jié)點吞吐量。為了驗證上述模型的正確性,本文根據(jù)仿真來得到EDCA機制下系統(tǒng)的表現(xiàn)情況,通過對比和參數(shù)調(diào)整,便可證明本文提出的模型的正確性。在仿真過程中,通過對每種參數(shù)進行多次的生成網(wǎng)絡(luò)拓撲和實驗,來盡量減少仿真結(jié)果的隨機性,保證仿真結(jié)果的準確性。通過理論模型分析和仿真實驗,最終驗證了本文提出的模型的準確性。理論分析數(shù)據(jù)和仿真實驗數(shù)據(jù)基本吻合。本文提出的理論分析模型得出的網(wǎng)絡(luò)性能主要受EDCA參數(shù)集的AIFS、最小退避窗口和最大退避窗口的影響。網(wǎng)絡(luò)性能在網(wǎng)絡(luò)即將進入飽和發(fā)包狀態(tài)時達到最優(yōu)。
[Abstract]:With the increasing attention of the public on road safety, the safety application of vehicle networking is becoming more and more popular. However, due to the high requirement of timeliness and accuracy of security message, many existing protocols can not be satisfied. At present, the popular DSRC protocol stack can solve the QoS problem of vehicle networking applications. The purpose of this paper is to propose an accurate and efficient analysis model for DSRC stack, focusing on the data link layer of DSRC. It is expected that the parameters that affect the network performance can be obtained by this model, and then these parameters can be adjusted to improve the network performance and finally meet the requirements of security applications. Because the DSRC protocol stack uses the EDCA mechanism to control the channel access in its MAC sublayer, and the EDCA mechanism is based on the DCF mechanism, the multilevel queue hierarchy is added. So this paper first introduces an existing two-dimensional Markov model based on DCF mechanism, and analyzes a series of network performance based on the Markov. Based on the above Markov model, this paper proposes two Markov models based on the EDCA mechanism: the 2-D Markov model with Backoff window variation and the one-dimensional Markov model with continuous slot transition. On the basis of these two Markov models, the theoretical analysis of node throughput and node single-hop delay is obtained by the derivation of mathematical formulas. First, the average collision probability and contract probability can be obtained from two Markov models. Then this paper will discuss the final node throughput and single-hop delay in two cases, namely, the node saturated outsourcing and the unsaturated outsourcing. In the case of saturated contract delivery, the throughput is first calculated according to the definition of throughput, that is, the node size per unit time. Then the single-hop delay can be calculated from the throughput, and the single-hop delay can be calculated according to the characteristic of single-hop delay, and then the node throughput can be calculated based on the characteristic of single-hop delay. In order to verify the correctness of the above model, the performance of the system under the EDCA mechanism is obtained by simulation, and the correctness of the proposed model can be proved by comparison and parameter adjustment. In the process of simulation, the network topology and experiment are generated several times to reduce the randomness of simulation results and ensure the accuracy of simulation results. The accuracy of the proposed model is verified by theoretical model analysis and simulation experiments. The theoretical analysis data are in good agreement with the simulation data. The network performance obtained by the theoretical analysis model presented in this paper is mainly affected by the AIFS, minimum Backoff window and the maximum Backoff window of the EDCA parameter set. The network performance is optimal when the network is about to enter the saturation state.
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：U495

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本文編號：2398720