車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò)作為智能交通系統(tǒng)中不可或缺的部分,是由車(chē)輛節(jié)點(diǎn)之間或車(chē)輛節(jié)點(diǎn)與路邊基礎(chǔ)設(shè)施之間通過(guò)短距通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)的動(dòng)態(tài)專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò),其核心功能之一是為網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的車(chē)輛節(jié)點(diǎn)提供安全類(lèi)消息。由于車(chē)輛節(jié)點(diǎn)具有很高的移動(dòng)性,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓瘎×?為了及時(shí)可靠地傳輸安全類(lèi)消息,避免發(fā)生交通事故,則既需要節(jié)點(diǎn)能快速地接入網(wǎng)絡(luò)也要求節(jié)點(diǎn)有常駐網(wǎng)絡(luò)的能力。因此,研究節(jié)點(diǎn)如何低沖突快速地接入網(wǎng)絡(luò)以及接入網(wǎng)絡(luò)之后如何低沖突持續(xù)地使用網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義,本文將就這兩個(gè)問(wèn)題設(shè)計(jì)高效的MAC層協(xié)議。在車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò)中,為了使車(chē)輛節(jié)點(diǎn)能夠及時(shí)可靠地傳輸安全類(lèi)消息,主流的MAC層協(xié)議都采取了基于TDMA的信道分配方式,把信道資源劃分成時(shí)槽,保障節(jié)點(diǎn)間可以無(wú)沖突地利用信道資源。一方面,由于車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)非中心化的網(wǎng)絡(luò),當(dāng)多個(gè)節(jié)點(diǎn)要接入網(wǎng)絡(luò)搶占信道資源時(shí),會(huì)引起了大量的接入沖突;另一方面,當(dāng)節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)后,較高的相對(duì)速度會(huì)使得一個(gè)節(jié)點(diǎn)不停地融入到其他節(jié)點(diǎn)組成的網(wǎng)絡(luò)中,致使已獲取的時(shí)槽失效,從而出現(xiàn)融入沖突。接入沖突和融入沖突的出現(xiàn),都會(huì)導(dǎo)致安全類(lèi)消息無(wú)法及時(shí)傳輸,增大了交通事故發(fā)生的概率。為了應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn),本文在深入分析了接入沖突和融入沖突產(chǎn)生的原因后,提出了低沖突的接入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和融入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。(1)在車(chē)輛節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)階段,傳統(tǒng)協(xié)議通常包含以下流程。首先,通過(guò)監(jiān)聽(tīng)信道來(lái)獲知存在哪些空閑時(shí)槽;然后,在隨機(jī)選擇的空閑時(shí)槽內(nèi)發(fā)送自己的占用消息;最后,通過(guò)繼續(xù)監(jiān)聽(tīng)信道收集鄰居的廣播信息來(lái)確認(rèn)是否成功接入網(wǎng)絡(luò)。一旦多個(gè)節(jié)點(diǎn)選擇競(jìng)爭(zhēng)同一時(shí)槽將引起沖突,而傳統(tǒng)協(xié)議還需要收集完鄰居發(fā)送的信息后才能確認(rèn)沖突,然后重復(fù)接入網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程。本文利用一種特殊的信號(hào)給予競(jìng)爭(zhēng)時(shí)槽的節(jié)點(diǎn)不同的優(yōu)先級(jí),設(shè)計(jì)預(yù)先感知沖突的方案,節(jié)點(diǎn)在待接入的時(shí)槽內(nèi)就能判斷此次接入是否成功,而不需要等到收集完鄰居消息之后再做判斷。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所提方案能有效地提高車(chē)輛節(jié)點(diǎn)接入網(wǎng)絡(luò)的速度,特別是在節(jié)點(diǎn)密度較高的場(chǎng)景中。(2)在車(chē)輛節(jié)點(diǎn)融入網(wǎng)絡(luò)階段,傳統(tǒng)協(xié)議把時(shí)槽按照車(chē)輛節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)方向、車(chē)速大小、車(chē)道等固定劃分。節(jié)點(diǎn)只能根據(jù)自身特征選擇使用對(duì)應(yīng)的時(shí)槽,使得相對(duì)速度較大的車(chē)輛占用不同的分組,減少使用相同時(shí)槽的節(jié)點(diǎn)因相對(duì)移動(dòng)所帶來(lái)的融入沖突。除此以外,還有協(xié)議利用車(chē)輛位置信息和速度信息來(lái)預(yù)測(cè)融入沖突,讓相關(guān)節(jié)點(diǎn)主動(dòng)釋放所占用時(shí)槽來(lái)減少融入沖突。本文綜合以上兩種解決問(wèn)題的思路。首先,在時(shí)槽劃分時(shí)并不嚴(yán)格給時(shí)槽分組,避免車(chē)流密度不平衡導(dǎo)致時(shí)槽的相對(duì)不足;然后,利用特殊的信號(hào)來(lái)及時(shí)地預(yù)測(cè)融入沖突;最后,再調(diào)整相關(guān)節(jié)點(diǎn)到其對(duì)應(yīng)的時(shí)槽中來(lái)減少潛在的融入沖突。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所提方案能有效地減少融入沖突,提高安全類(lèi)消息的吞吐量。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TN929.5;U495
【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)
    1.2 基于TDMA的MAC層協(xié)議研究難點(diǎn)
    1.3 本文研究?jī)?nèi)容
        1.3.1 基于TDMA的低沖突接入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的研究
        1.3.2 基于TDMA的低沖突融入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的研究
    1.4 本文組織結(jié)構(gòu)
第2章 車(chē)載自組織網(wǎng)絡(luò)中MAC層協(xié)議相關(guān)工作
    2.1 基于競(jìng)爭(zhēng)的MAC層協(xié)議相關(guān)工作
    2.2 無(wú)競(jìng)爭(zhēng)的MAC層協(xié)議相關(guān)工作
        2.2.1 基于TDMA的分布式MAC層協(xié)議
        2.2.2 基于TDMA的集中式MAC層協(xié)議
    2.3 混合型MAC層協(xié)議相關(guān)工作
    2.4 本章小結(jié)
第3章 基于TDMA的低沖突接入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
    3.1 引言
    3.2 通告包的結(jié)構(gòu)
    3.3 低沖突接入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議一
        3.3.1 一跳鄰居間接入沖突
        3.3.2 兩跳鄰居間接入沖突
    3.4 低沖突接入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議二
        3.4.1 一跳鄰居的接入沖突
        3.4.2 兩跳鄰居的接入沖突
        3.4.3 協(xié)議一、二的對(duì)比
    3.5 性能評(píng)估
        3.5.1 仿真環(huán)境和參數(shù)
        3.5.2 不同場(chǎng)景下仿真結(jié)果的性能評(píng)估
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于TDMA的低沖突融入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
    4.1 引言
    4.2 低沖突融入網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的詳細(xì)設(shè)計(jì)
        4.2.1 檢測(cè)融入沖突
        4.2.2 預(yù)測(cè)融入沖突
        4.2.3 避免融入沖突
        4.2.4 減少潛在的融入沖突
    4.3 性能評(píng)估
        4.3.1 仿真環(huán)境和參數(shù)
        4.3.2 不同場(chǎng)景下仿真結(jié)果的性能評(píng)估
    4.4 本章小結(jié)
第5章 總結(jié)與展望
    5.1 本文工作總結(jié)
    5.2 未來(lái)工作展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果

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