【摘要】：車聯(lián)網(wǎng)由高速移動的車輛和部署在道路兩側(cè)的基礎設施單元構(gòu)成,可以廣泛地應用于車輛管理、自動駕駛、安全預警和電子收費等領域,具有很高的研究與應用價值。網(wǎng)絡中的節(jié)點之間以相互協(xié)作的方式組建網(wǎng)絡,實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的路由和傳遞。但是由于汽車的高速移動性,網(wǎng)絡拓撲動態(tài)變化,鏈路頻繁切換,這對移動車輛節(jié)點之間的通信帶來了巨大的挑戰(zhàn)。信息的有效和可靠傳遞是車聯(lián)網(wǎng)中亟待解決的問題。本文針對以上問題提出了一種有效、可靠的車聯(lián)網(wǎng)信息傳輸解決方案,主要完成以下工作:介紹并分析了 WAVE和IEEE 802.11p基本內(nèi)容;研究基于WAVE短消息協(xié)議的車聯(lián)網(wǎng)消息傳輸機制,并對協(xié)議中的關鍵功能模塊進行了實現(xiàn);設計一種基于SDN的車聯(lián)網(wǎng)路由機制;搭建仿真平臺,完成功能和性能的驗證�；赪AVE和IEEE 802.11p的網(wǎng)絡通信模型專門針對車聯(lián)網(wǎng)通信場景提出而設計,能更好地適應節(jié)點的高速移動性和信道的頻繁切換。論文首先介紹了車聯(lián)網(wǎng)中的無線通信方案(Wireless Access in Vechicular Environment,WAVE)與 IEEE 802.11p無線通信標準,研究和分析了 WAVE協(xié)議棧的組成、運行機制。隨后,本文詳述了基于WAVE短消息協(xié)議(WAVE Short Message Protocol,WSMP)的車聯(lián)網(wǎng)消息傳輸機制,并對協(xié)議中的關鍵功能模塊進行了實現(xiàn)。論文基于Linux內(nèi)核和網(wǎng)絡協(xié)議棧接口,設計和實現(xiàn)了基于WAVE協(xié)議棧的通信模塊,支持WSMP協(xié)議和4G雙通信標準。本文硬件平臺選取Raspberry Pi開發(fā)板以及華為E3276無線USB網(wǎng)卡,軟件平臺基于Linux內(nèi)核4.6版本。根據(jù)Linux內(nèi)核提供的API接口,對WAVE協(xié)議作出了設計和實現(xiàn)。軟件定義網(wǎng)絡(Software Defined Network,SDN)分離控制和轉(zhuǎn)發(fā),實現(xiàn)了良好的網(wǎng)絡靈活性和管理能力。本文提出一種基于WAVE/IEEE 802.11p和4G無線通信技術(shù)的異構(gòu)網(wǎng)絡,在車聯(lián)網(wǎng)中引入SDN架構(gòu),通過控制器代理行駛路由決策的能力,定義優(yōu)先區(qū)域和黑洞區(qū)域的概念,引導網(wǎng)路中數(shù)據(jù)包的路由轉(zhuǎn)發(fā),實現(xiàn)更高效的路由。并設計了基于SDN的路由修復機制,當網(wǎng)絡失去與中央控制器連接時依然能保持較好的網(wǎng)絡通信能力。最后,通過搭建仿真實驗平臺,對本文設計的車聯(lián)網(wǎng)消息傳輸機制進行了功能的驗證與性能分析。仿真結(jié)果表明:本文所提出的基于WAVE的車聯(lián)網(wǎng)消息傳輸機制,通過結(jié)合4G和IEEE 802.11p無線通信技術(shù),并在網(wǎng)絡中引入SDN架構(gòu),能夠更好地適應車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡拓撲動態(tài)變化、鏈路切換頻繁的場景。通過優(yōu)先區(qū)域和黑洞區(qū)域有效地避開路由中局部最小化問題,有效地提升網(wǎng)絡中通信的有效性和可靠性。文末對全文進行了總結(jié),并對下一步研究工作進行展望。
【圖文】：

圖１－１典型的車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)逡逑Ｆｉｇｕｒｅｌ－１邋Ｔｙｐｉｃａｌ邋ＶＡＮＥＴ邋ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ逡逑（４）車輛的高速移動性ｔｉｙ。逡逑隨著車輛行駛，鏈路切換頻巧，ＯＢＵ、ＲＳＵ么間的通信對周圍環(huán)境變感。同時車輛的高速移動容易造成嚴重的多普勒效應。另一方面。移動節(jié)布情況和車流量密度，也很大程度影響了路由過程中下一跳節(jié)點的選擇。在設計時必須考慮到這一特點，避免路由失效而導致網(wǎng)絡巧瘦。逡逑（５）網(wǎng)絡規(guī)模大，拓撲變化頻巧［１６］。逡逑車聯(lián)網(wǎng)中的移動節(jié)點可Ｗ隨機分布在比較廣泛的區(qū)域，網(wǎng)絡時刻動態(tài)變行車環(huán)境中周圍路況的不確定因素，對通信性能的要求較高。逡逑為了完善智能交通系統(tǒng)的發(fā)展，W'ＥＥ成立了相關的工作小組，頒布了邋０９標準協(xié)議族和車載無線通信標準記ＥＥ邋８０２．１邋Ｉｐ，提出了邋ＷＡＶＥ車輛無線網(wǎng)絡的通信協(xié)議標準＾７１。逡逑ＷＡＶＥ協(xié)議找的提出是為了滿足車聯(lián)網(wǎng)中的緊急消息傳輸需求，為安全等型的消息提供了專用的控制信道，提供的服務類型照用途可Ｈ

２車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)及ＷＡＶＥ協(xié)議研究逡逑聯(lián)網(wǎng)遵循移動自組織網(wǎng)絡（Ｍｏｂｉｌｅ邋ａｄ－ｈｏｃ邋Ｎｅｔｗｏｋｉｎｇｄ，邋ＭＡＮＥＴ）的準能交通系統(tǒng)的關鍵組成部分。起初車聯(lián)網(wǎng)還只是作為移動自組織網(wǎng)路的領域，并未廣泛受到關注【ｗ】。而自２０００年之后，車聯(lián)網(wǎng)迅猛發(fā)展，已經(jīng)動自姐織網(wǎng)絡中發(fā)展成為一個新的熱口研究領域。截止２０１５年，車聯(lián)網(wǎng)車輛間通信（ＩＶＣ，邋Ｉｎｔｅｒ－ｖｅｈｉｃｌｅ邋ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）的代名詞，還包含車與路ＳＵ，邋Ｒｏａｄ邋Ｓｉｄｅ邋Ｕｎｉｔｓ）之間的通信ｌｉ／ｌ及巧窩網(wǎng)絡通信。逡逑車聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)概述逡逑典型的車聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)包含ＯＢＵ車載單元、ＲＳＵ路Pt基礎設施單元：網(wǎng)輛之間、車輛與路側(cè)基礎設施單元之間使用無線技術(shù)通信，，車輛與基站蜂窩網(wǎng)絡技術(shù)。圖２－１展示了車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)ＰＷＷ。逡逑…制中也逡逑
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN929.5;U495

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 ;NUMERICAL SIMULATION OF TRAVELING WAVE CONVECTION IN A WEAKLY NONLINEAR REGIME[J];Journal of Hydrodynamics(Ser.B);2000年02期

2 ;EXPERIMENTAL STUDY ON BED-LOAD SEDIMENT TRANSPORT IN IRREGULAR WAVE-CURRENT COEXISTENT FIELD[J];Journal of Hydrodynamics(Ser.B);2000年02期

3 ;DISSIPATION OF WAVE ENERGY ON VERY MILD SLOPE[J];Journal of Hydrodynamics(Ser.B);2000年02期

4 ;WAVE TRANSMISSION AND REFIECTION DUE TO A THIN VERTICAL BARRIER[J];Journal of Hydrodynamics(Ser.B);2001年01期

5 ;CHANGES OF MEAN VELOCITY PROFILES IN THE WAVE-CURRENT COMBINED FLOW[J];Journal of Hydrodynamics(Ser.B);2001年01期

6 徐勝利,岳朋濤,韓肇元;STUDY ON THE FUEL AIR MIXING INDUCED BY A SHOCK WAVE PROPAGATING INTO A H_2-AIR INTERFACE[J];Applied Mathematics and Mechanics(English Edition);2001年04期

7 李錫夔 ,張俊波 ,張洪武;INSTABILITY AND DISPERSIVITY OF WAVE PROPAGATION ININELASTIC SATURATED/UNSATURATED POROUS MEDIA[J];Applied Mathematics and Mechanics(English Edition);2002年01期

8 姜銳 ,吳清松 ,朱祚金;KINEMATIC WAVE PROPERTIES OF ANISOTROPIC DYNAMICS MODEL FOR TRAFFIC FLOW[J];Applied Mathematics and Mechanics(English Edition);2002年04期

9 唐登斌 ,夏浩;NONLINEAR EVOLUTION ANALYSIS OF T-S DISTURBANCE WAVE AT FINITE AMPLITUDE IN NONPARALLEL BOUNDARY LAYERS[J];Applied Mathematics and Mechanics(English Edition);2002年06期

10 ;EDGE REYNOLDS STRESS STRUCTURE OF LOWER HYBRID WAVE INJECTION IN THE HL-1M PLASMA[J];核聚變與等離子體物理;2002年03期

相關會議論文 前10條

1 田孟才;;UG/WAVE技術(shù)在某改型機過渡梁設計中的應用[A];加入WTO和中國科技與可持續(xù)發(fā)展——挑戰(zhàn)與機遇、責任和對策（下冊）[C];2002年

2 常峰;;WAVE——新一代電磁式發(fā)音動作描跡系統(tǒng)[A];第十二屆全國人機語音通訊學術(shù)會議（NCMMSC'2013）論文集[C];2013年

3 ;CRYOGENIC TEMPERATURE PERFORMANCE OF TRAVELING WAVE ULTRASONIC MOTOR[A];Proceedings of the 2010 Symposium on Piezoelectricity,Acoustic Waves and Device Applications[C];2010年

4 鄭哲敏;李國豪;;EFFECTS OF STRENGTH AND COMPRESSIBILITY OF MATERIALS ON WAVE FORMATION AT INTERFACE IN EXPLOSIVE WELDING[A];鄭哲敏文集[C];2004年

5 ;NUMERICAL SIMULATION OF WATER WAVE BY USING NON-REFLECTIVE WAVE MAKER[A];第七屆全國水動力學學術(shù)會議暨第十九屆全國水動力學研討會文集（下冊）[C];2005年

6 jing zhang;liangdan tang;;WAVE1 Overexpression Is Associated with Tumor Aggressiveness and Unfavorable Prognosis of Epithelial Ovarian Cancer[A];中華醫(yī)學會第十次全國婦產(chǎn)科學術(shù)會議婦科腫瘤會場（婦科腫瘤學組、婦科病理學組）論文匯編[C];2012年

7 ;MECHANISM OF WAVE FORMATION AT THE INTERFACE IN EXPLOSIVE WELDING[A];鄭哲敏文集[C];2004年

8 ;MODELING OF MULTILAYERED ACOUSTIC WAVE DEVICES WITH THE METHOD OF REVERBERATION-RAY MATRIX[A];第三屆全國壓電和聲波理論及器件技術(shù)研討會論文集[C];2008年

9 J.F.Manceau;F.Bastien;;MULTI-PARAMETER SENSING IN LIQUID USING A LAMB WAVE BASED MICROSENSOR[A];第三屆全國壓電和聲波理論及器件技術(shù)研討會論文集[C];2008年

10 ;THE SCATTERING OF SH WAVE ON A CENTER CRACK IN THE ORTHOTROPIC FGM AND PZM[A];中國力學學會學術(shù)大會'2005論文摘要集（下）[C];2005年

相關碩士學位論文 前10條

1 劉嬌;WAVE網(wǎng)絡中基于DCF機制的信道預約方案研究[D];延邊大學;2015年

2 李驍馳;基于4G-LTE與WAVE的車聯(lián)網(wǎng)無線通信平臺構(gòu)建與性能測試[D];長安大學;2015年

3 邱兵;基于WAVE協(xié)議棧的信息多跳轉(zhuǎn)發(fā)策略設計與實現(xiàn)[D];電子科技大學;2015年

4 李強;車聯(lián)網(wǎng)無線電通信平臺的設計與實現(xiàn)[D];東南大學;2015年

5 閆博;車聯(lián)網(wǎng)WAVE的多三角形網(wǎng)絡組播通信模型的研究[D];天津工業(yè)大學;2016年

6 徐良成;基于NS2的車聯(lián)網(wǎng)WAVE網(wǎng)絡服務協(xié)議的仿真研究[D];東南大學;2016年

7 戴晶;車聯(lián)網(wǎng)WAVE多信道訪問機制的NS2仿真研究[D];東南大學;2016年

8 高鉉;WAVE協(xié)議的LLC層和SAE J2735協(xié)議的研究與實現(xiàn)[D];東南大學;2016年

9 張雪;基于WAVE的車聯(lián)網(wǎng)消息傳輸機制的研究與實現(xiàn)[D];北京交通大學;2017年

10 步俊凌;車聯(lián)網(wǎng)WAVE標準的原型及仿真研究[D];大連理工大學;2014年

本文編號：2529958