【摘要】：車載自組織網(wǎng)絡(luò)(Vehicular Ad Hoc Networks,VANETs)利用車-車之間、車-基礎(chǔ)設(shè)施之間的信息交互,來提高道路上車輛行駛的安全性與舒適性。質(zhì)量可靠的介質(zhì)訪問控制(Media Access Control,MAC)策略是滿足在具體應(yīng)用中各類消息不同傳輸需求的保障。但是,由于車輛節(jié)點的高速移動性、拓?fù)涞目焖僮兓�、惡劣的通信環(huán)境、業(yè)務(wù)需求的各異性等,使得VANETs難以滿足各種應(yīng)用的服務(wù)質(zhì)量(Quality of Service,QoS)需求。本文從VANETs的應(yīng)用需求入手,對VANETs中的多信道MAC協(xié)議進(jìn)行建模分析和優(yōu)化設(shè)計,解決不同交通流密度環(huán)境下各類消息的高效傳輸、多信道協(xié)調(diào)與資源分配等關(guān)鍵問題。本文主要工作包括以下幾個方面:(1)基于VANETs中車輛移動性、拓?fù)涞臅r變性、業(yè)務(wù)需求的多樣性,提出了一個車載自組織網(wǎng)絡(luò)多信道綜合模型。本模型涵蓋了環(huán)境模型、IEEE 802.11p的物理層模型、IEEE 1609.4的多信道模型,并詳細(xì)刻畫了非飽和網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、虛擬沖突、隱藏終端、信道衰落、信道切換等問題,詳細(xì)分析了數(shù)據(jù)包傳輸延遲、數(shù)據(jù)包接受率和吞吐量,更加接近真實的通信環(huán)境。給出的模型和結(jié)論(或觀察)對于深層理解VANETs的多信道MAC協(xié)議中存在的問題、分析網(wǎng)絡(luò)各項性能指標(biāo)和對協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化、改進(jìn)提供了很好的研究基礎(chǔ)。(2)提出了基于統(tǒng)計的車載自組織網(wǎng)絡(luò)跨層多信道MAC協(xié)議AOCM。對來自應(yīng)用層不同類型的消息進(jìn)行實時統(tǒng)計,預(yù)測出最優(yōu)控制信道間隔,確保控制信道上安全消息的及時、可靠傳輸,同時采用預(yù)約機(jī)制實現(xiàn)非安全消息在服務(wù)信道上面的無競爭傳輸,提高服務(wù)信道的吞吐量。解決了 IEEE 1609.4協(xié)議在支持延遲敏感或者是吞吐量敏感應(yīng)用上存在局限性的問題。本協(xié)議適合飽和與非飽和的一般VANETs環(huán)境,具有較低的計算復(fù)雜度、擴(kuò)展性較好。與現(xiàn)存的其他協(xié)議相比較,仿真結(jié)果證實了所提協(xié)議的優(yōu)越性。(3)提出了可靠有效支持QoS區(qū)分的多信道MAC協(xié)議REQ-MAC�？刂菩诺郎�,在路側(cè)單元的協(xié)調(diào)下,節(jié)點無需交換額外的信息就可以預(yù)約傳輸安全消息的時隙,實現(xiàn)安全消息無競爭的傳輸,獲得有界的傳輸延遲,同時也為非安全消息的信道協(xié)商與預(yù)約留出了更多的時間。轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的引入確保協(xié)調(diào)信息的可靠傳輸。服務(wù)信道上,非安全消息可以在整個同步周期內(nèi)傳輸,解決了信道利用率低、信道資源浪費問題。同時,節(jié)點根據(jù)交通流密度,動態(tài)調(diào)整 WSA(Wireless Access in Vehicular Environments Service Advertisement)包的競爭窗口大小,以實現(xiàn)不同優(yōu)先級的非安全包之間的預(yù)定義吞吐量比,解決了車輛密度高度變化下,非安全應(yīng)用對數(shù)據(jù)的不同QoS通信需求問題。數(shù)學(xué)模型分析和仿真結(jié)果表明,REQ-MAC協(xié)議能夠保證安全消息的可靠和及時的傳輸,在確保非安全應(yīng)用的高飽和吞吐量和低傳輸延遲的基礎(chǔ)上實現(xiàn)非安全消息的QoS區(qū)分。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：U463.67
【圖文】：

提高交通吞吐量、或者減少油耗。典型的交通效率及管理應(yīng)用包括：路線引導(dǎo)／導(dǎo)航、并逡逑道輔助、交通燈最優(yōu)調(diào)度和綠燈最佳速度建議等［２７］。這類應(yīng)用通常沒有嚴(yán)格的延遲要求，逡逑它們的通信質(zhì)量隨著數(shù)據(jù)包丟失或延遲的增加而逐漸降低。逡逑（３）信息、娛樂應(yīng)用：其主要目的是為駕駛員或者乘客提供信息支持和娛樂，使旅途逡逑更加舒適和愉快。典型的信息、娛樂應(yīng)用包括：廣告信息、音樂下載、互聯(lián)網(wǎng)接入、端逡逑到端文件傳輸、ＩＰ語音通話和游戲等。逡逑交通效率及管理應(yīng)用和信息、娛樂應(yīng)用被視為非安全應(yīng)用。最近的研究［＂，１２，３２－３４］逡逑表明非安全應(yīng)用也有各種不同的通信需求。一方面，在吞吐量方面，視頻和移動多人游逡逑戲比并道輔助需要更高的吞吐量；另一方面，這類應(yīng)用也具有不同的延遲要求，從不需逡逑要實時要求的旅行者信息支持應(yīng)用（例如，興趣點廣告，地圖下載）到需要保證接近實時逡逑的一些互動娛樂應(yīng)用（例如，移動多人游戲和ＩＰ語音通話）［１３】。逡逑本文，把ＶＡＮＥＴｓ中的不同應(yīng)用劃分為安全相關(guān)的應(yīng)用和非安全應(yīng)用兩大類。利用逡逑ＶＡＮＥＴｓ中的多信道技術(shù)，通過Ｖ２Ｖ之間和Ｖ２Ｉ之間的通信，為道路上行駛的車輛提逡逑供安全警告和服務(wù)應(yīng)用，提高行駛車輛的安全性、效率和舒適性。ＶＡＮＥＴｓ的功能架構(gòu)逡逑如圖１．１所示。逡逑

１６０９協(xié)議族。２０１０年７月，針對底層關(guān)鍵技術(shù)的ＩＥＥＥ邋８０２．丨丨ｐ修正案正式出版發(fā)布，逡逑并發(fā)布了相應(yīng)的ＩＥＥＥ邋１６０９標(biāo)準(zhǔn)。ＩＥＥＥ邋８０２．１邋Ｉｐ和ＩＥＥＥ邋１６０９協(xié)議族形成了所謂的ＷＡＶＥ逡逑體系。圖１．３為ＷＡＶＥ協(xié)議棧體系結(jié)構(gòu)［１９１。逡逑ＣＨ１７５邐ＣＨ１８１逡逑義邐彳————、邐ｒ—、逡逑

本文編號：2803698