【摘要】：車載自組織網(wǎng)絡(luò)作為城市智能交通系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分,對(duì)于駕駛員及時(shí)規(guī)避潛在的危險(xiǎn),提升駕駛體驗(yàn)具有重要作用。消息分發(fā)是車載網(wǎng)的一個(gè)重要應(yīng)用。車輛能夠?qū)踩愋偷南⒖焖贉?zhǔn)確地傳遞到感興趣的區(qū)域,同時(shí)車輛間也能共享一些改善駕駛舒適度的非安全類型的數(shù)據(jù)。本文關(guān)注于城市車載網(wǎng)中高效消息分發(fā)協(xié)議的研究。現(xiàn)有的安全消息分發(fā)協(xié)議為了將數(shù)據(jù)傳遞到較遠(yuǎn)的范圍,采用了多跳傳輸機(jī)制。而采用部分候選車輛來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)安全消息可以極大地減小消息碰撞的概率,提高了信道利用率�，F(xiàn)有協(xié)議在選擇候選轉(zhuǎn)發(fā)車輛時(shí)主要考慮了距離,車輛密度,運(yùn)動(dòng)速度等因素。而在城市環(huán)境中無(wú)線信號(hào)的傳輸會(huì)遭受到很大的干擾,同時(shí)存在交叉路口的影響。因此如何綜合全面地刻畫物理信道的影響和處理安全消息在交叉路口的分發(fā)面臨著很大的挑戰(zhàn)。在分發(fā)大數(shù)據(jù)量的非安全消息時(shí),現(xiàn)有協(xié)議借助了毫米波頻段提供的巨大帶寬資源。但是如何在動(dòng)態(tài)的車載網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)高效的波束對(duì)準(zhǔn)機(jī)制,如何通過(guò)多跳地點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)消息分發(fā)優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)吞吐量,如何機(jī)會(huì)性地在車輛間進(jìn)行并發(fā)傳輸仍面臨著眾多挑戰(zhàn)。本文為了高效地分發(fā)安全類型的消息和大數(shù)據(jù)量的非安全消息,分別設(shè)計(jì)了基于鏈路質(zhì)量的安全消息分發(fā)協(xié)議和基于mmWave/DSRC實(shí)現(xiàn)的大數(shù)據(jù)量非安全消息分發(fā)協(xié)議:(1)考慮到城市環(huán)境的復(fù)雜性,本文提出了一個(gè)綜合性的物理信道連通性計(jì)算方法。結(jié)合大尺度的自由空間損耗,中尺度的陰影效應(yīng)和小尺度的衰落效應(yīng),本文對(duì)無(wú)線信道進(jìn)行了全面的刻畫。為了協(xié)調(diào)候選轉(zhuǎn)發(fā)車輛之間的沖突,本文基于計(jì)算出來(lái)的鏈路質(zhì)量和距離的因素提出了一個(gè)基于分?jǐn)?shù)的轉(zhuǎn)發(fā)車輛優(yōu)先級(jí)分配機(jī)制。最后,本文針對(duì)每一個(gè)候選轉(zhuǎn)發(fā)車輛都計(jì)算了它的最小等待時(shí)間和競(jìng)爭(zhēng)窗口大小。具體到安全消息在交叉路口的分發(fā)時(shí),本文提出了一個(gè)交替輪詢的信道接入機(jī)制保證位于不同街道內(nèi)的車輛公平地訪問(wèn)無(wú)線信道。實(shí)驗(yàn)證明了本文提出的基于鏈路質(zhì)量的安全消息分發(fā)協(xié)議能夠有效地降低消息傳輸?shù)臅r(shí)延,同時(shí)保證了更高的消息接收率。(2)車輛毫米波通信中所關(guān)注的核心問(wèn)題是如何增大網(wǎng)絡(luò)的吞吐量�，F(xiàn)有的車輛毫米波通信協(xié)議大多只關(guān)注一跳點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的消息傳輸,并且采用固定配置的波束寬度。雖然它們也考慮了消息的并發(fā)傳輸,但是網(wǎng)絡(luò)吞吐量仍有進(jìn)一步改善的空間。本文在車輛發(fā)送端采取了多波束寬度的配置,根據(jù)發(fā)送車輛周圍鄰居的分布狀況動(dòng)態(tài)地選擇最佳波束。為了增大網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍,本文采用relay車輛對(duì)非安全消息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā),同時(shí)考慮了點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)毫米波通信并發(fā)傳輸?shù)目赡苄浴Ｗ詈蠼柚贒2D消息傳輸作為補(bǔ)充機(jī)制進(jìn)一步增大了網(wǎng)絡(luò)的吞吐量。仿真實(shí)驗(yàn)證明了本文所提協(xié)議的優(yōu)越性。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：U495
【圖文】：

首先，本章先把位于發(fā)送者與接收者之間的障礙物分為主要障礙物和次要逡逑障礙物，凡是位于從發(fā)送者到接收者信號(hào)傳播的包絡(luò)線上的障礙物為主要障逡逑礙物，其余的車輛為次要障礙物。如圖３．３所示，０１為發(fā)送者，０５為接收者，逡逑０２，０３，０４為主要障礙物，剩下的車輛為次要障礙物。可以形式化定義兩個(gè)集合逡逑Ｍ邋＝邋｛０１，０２，…｝，Ｍ／其中集合Ｍ表示了包含發(fā)送者和接收逡逑者以及主要障礙物的集合，集合Ｍ丨表示了位于主要障礙物和０，之間的次逡逑要障礙物集合。本章還定義相鄰的主要障礙物ＯｉＭ和Ｇ之間造成最多損耗的逡逑次要障礙物為Ｃ＾ｍａｘ。接下來(lái)分別計(jì)算主要障礙物與次要障礙物帶來(lái)的信號(hào)損耗逡逑［２６］，如公式３．５和３．６所示。逡逑邐邐逡逑０１邐０２邐0２，１邐0２，２邐０３邐0３，１邐０４邐０５逡逑圖３．３城市車載網(wǎng)中多個(gè)車輛對(duì)信號(hào)傳播的損耗模型－多刃繞射模型逡逑＼Ｍ＼－ｌ逡逑ＬＭ［ｄＢ＼邋＝邋＾邋Ｌ0ｉ＿ｕ0ｉ：0ｉ＋１［ｄＢ］，邐（３．５）逡逑ｉ＝２逡逑＼Ｍ＼－１逡逑ＬＭ＼ｄＢ｝＝邋Ｌ0ｉ

兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景：１）高速公路場(chǎng)景：它包括了邋６個(gè)兩千米長(zhǎng)的車道，并且每個(gè)車道逡逑的寬度設(shè)置為５米。２）曼哈頓網(wǎng)格場(chǎng)景：該場(chǎng)景主要考慮到了建筑物在交叉路口逡逑的不均衡分布對(duì)消息分發(fā)所帶來(lái)的影響。如圖３．６所示，陰影代表了建筑物，其外逡逑輪廓線在仿真實(shí)驗(yàn)中被提取了出來(lái)。實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景中簡(jiǎn)單地將每一個(gè)建筑物抽象為逡逑矩形，并且圖中的每一條黑線都表示一條雙車道道路。該場(chǎng)景由１５個(gè)交叉路口逡逑和２２條道路組成。當(dāng)一個(gè)車輛行駛到交叉路口時(shí)，它會(huì)以相等的概率轉(zhuǎn)向或者逡逑直行。與車輛有關(guān)的參數(shù)可以參見(jiàn)［２６］表３。消息分發(fā)的數(shù)據(jù)率設(shè)置為６Ｍ？；ｗ，逡逑并且ｂｅａｃｏｎ包發(fā)送的間隔為０．１ｓ。除此之外，本文還有兩個(gè)系統(tǒng)參數(shù)Ｐｒｔ／ｌ和ｗ逡逑其中ＪＶｔ／ｌ表示ＡＣＥＮ的閾值，＾表示鏈路質(zhì)量和距離之間的相關(guān)系數(shù)�；趯�(shí)逡逑驗(yàn)過(guò)程中的反復(fù)嘗試和均衡，設(shè)置這兩個(gè)參數(shù)值均為０．５。有關(guān)實(shí)驗(yàn)參數(shù)的設(shè)置逡逑總結(jié)在表３．１中。逡逑３１逡逑

圖３．８曼哈頓網(wǎng)格場(chǎng)景中的平均端到端時(shí)延逡逑首先，傳統(tǒng)的消息分發(fā)協(xié)議一般是優(yōu)先考慮距離當(dāng)前轉(zhuǎn)發(fā)車輛較遠(yuǎn)的車輛發(fā)消息，比如ＲＯＦＦ。但是由于城市環(huán)境中糟糕的物理信道環(huán)境，在選擇最車輛作為候選轉(zhuǎn)發(fā)車輛時(shí)，遠(yuǎn)處的車輛可能根本收不到發(fā)送端發(fā)送的消息，造成了時(shí)間的浪費(fèi)。第二，在本文提出的協(xié)議ＬＱＢＤ中，鏈路質(zhì)量的估計(jì)考更加細(xì)粒度的信息，因此能夠比ＢＤＳＣ更加準(zhǔn)確地獲得當(dāng)前鏈路質(zhì)量信就使得本文所提的車輛等候時(shí)間分配機(jī)制更加合適。最后，針對(duì)交叉口環(huán)境３３逡逑

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本文編號(hào)：2745889