近年來,隨著車輛數(shù)量的迅速增加,而導(dǎo)致了交通事故和擁堵等問題的加劇,智能交通系統(tǒng)車載自組織網(wǎng)絡(luò)(Vehicular Ad-hoc Network,VANET)的研究越來越被大家重視。傳統(tǒng)的VANET是基于IEEE 802.11p協(xié)議,其產(chǎn)生的時延較大,而未來的很多車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對時延有嚴(yán)格要求。設(shè)備到設(shè)備(Device-to-device,D2D)通信由于其通信范圍廣、傳輸速率高、移動性好等優(yōu)點(diǎn)被引入VANET,本文主要針對車聯(lián)網(wǎng)中D2D的資源分配和干擾管理進(jìn)行研究。首先,提出了一種以時延最小化為目標(biāo)的動態(tài)分配資源的算法,其基于一種IEEE 802.11p和D2D通信共存的混合系統(tǒng)以及底層頻譜共享方案,并且對D2D鏈路距離、D2D用戶對蜂窩用戶以及D2D用戶之間的干擾進(jìn)行約束,同時考慮相鄰小區(qū)用戶的干擾,并使用貪婪算法的思想來降低復(fù)雜度。仿真結(jié)果表明,通過此種方法進(jìn)行資源分配達(dá)到了提高頻譜利用率和降低時延的效果。其次,提出了一種基于D2D的車輛中繼算法,此算法彌補(bǔ)了使用路邊單元傳輸?shù)南拗?其基于V2V/V2I(Vehicle-to-Vehicle/Vehicle-to-Infrastructure)混合系統(tǒng)模型,首先將車輛基于運(yùn)動一致性進(jìn)行分簇,簇內(nèi)的車輛維持一個穩(wěn)定且持久的連接,簇頭可以進(jìn)行V2I和V2V連接,在受信干噪比和最小容量約束的基礎(chǔ)上,通過預(yù)測各蜂窩和D2D鏈路的時延,選擇最優(yōu)的傳輸路徑。仿真結(jié)果表明,本文的中繼算法較其它方法而言有效地降低了端到端時延。
【學(xué)位單位】：南京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：U495;TN929.5
【部分圖文】：

這兩種時延都會產(chǎn)生變化，所以分別在車輛數(shù)量為 100、200、400 及 600 四種情況下進(jìn)行仿真，結(jié)果如圖3.3 所示，其橫坐標(biāo)為時延的大小，縱坐標(biāo)表示成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包所經(jīng)歷時延在此段時延范圍

圖 3.4 不同最大車速下數(shù)據(jù)包的成功傳送率另外，從圖 3.4 中可以看出，在速度變化過程中，優(yōu)于之前將每輛車的最低車速固定為10m/s，而在最大速度也設(shè)為 10m/s 的特殊情況下，車輛之間的相對距離不變，這意味著車輛通信網(wǎng)絡(luò)可以被視為靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)，由于 IEEE 802.11p 方式通信和 D2D 通信都存在通信范圍的限制，如果通信范圍內(nèi)沒有中繼車輛，SAC 時延將會很大，所以此時三種算法的傳包率都為最低。而當(dāng)最大速度限制從 10m/s 增加到 25m/s 時，網(wǎng)絡(luò)從靜態(tài)變?yōu)閯討B(tài)，車輛之間的連通性得到改善，之前不可達(dá)的數(shù)據(jù)包現(xiàn)在可以傳達(dá)，所以傳包率有所增大。而最大速度繼續(xù)增大時，由于網(wǎng)絡(luò)動態(tài)變化較快，車輛間通信的中斷概率增大，所以此時的傳包率相比之前又有所降低。接下來比較三種算法下傳輸數(shù)據(jù)包產(chǎn)生的時延大小情況，如圖 3.5 所示，橫坐標(biāo)為車輛所能達(dá)到的最大速度，縱坐標(biāo)為所有成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包所用的平均端到端時延。從圖中可以看出，通過 IEEE 802.11p 方式傳輸所需時延最大，整體上來看本章的貪婪資源分配算法性能上優(yōu)于 CMDP 算法，同樣，根據(jù)前面分析，速度范圍較小時兩種算法的平均時延較為相近，

仿真結(jié)果如圖 3.4 和圖3.5 所示，其中橫坐標(biāo)為車輛的最大車速，圖 3.4 的縱坐標(biāo)為成功傳輸?shù)侥康能囕v位置的數(shù)據(jù)包占所有車輛產(chǎn)生的數(shù)據(jù)包的比率，圖 3.5 的縱坐標(biāo)為所有成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包所用的平均端到端時延。如圖 3.4 所示，基于 IEEE 802.11p 標(biāo)準(zhǔn)傳輸?shù)膫靼首畹�，性能相對于其它兩種方式最差，主要是由于數(shù)據(jù)包生存時間的限制，而通過 IEEE 802.11p 接口傳輸過程中產(chǎn)生了較大的SAC 時延和競爭時延，造成很多數(shù)據(jù)包無法在有效時間內(nèi)傳輸?shù)侥康牡�，所以相比于其它兩種引入 D2D 方式通信的系統(tǒng)，其性能更差。另外，從整體上來看，本章的貪婪資源分配算法優(yōu)于其它兩種算法，但是，在車輛速度較低的情況下，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本靜態(tài)，此時 CMDP資源分配算法和本章的貪婪資源分配算法的傳包率大小相近，而隨著車輛速度變化范圍的增大，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溆伸o態(tài)變?yōu)閯討B(tài)，此時本章的貪婪算法更優(yōu)于 CMDP 算法
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本文編號：2856079