5G多接入邊緣計算車聯(lián)網(wǎng)拓?fù)鋬?yōu)化研究
發(fā)布時間:2021-04-18 05:43
即將到來的5G時代主要面對三大場景,即增強型移動寬帶、超高可靠超低時延通信和海量機器類通信。車聯(lián)網(wǎng)作為“超高可靠超低時延”場景的代表,是公認(rèn)的5G技術(shù)的垂直產(chǎn)業(yè),與5G的深入耦合將推動車聯(lián)網(wǎng)從單車智能到車路并舉的轉(zhuǎn)變。然而5G技術(shù)對各項通信性能指標(biāo)均有著極嚴(yán)苛的要求,僅靠傳統(tǒng)的車云網(wǎng)絡(luò)無法真正實現(xiàn)對5G技術(shù)的支撐。本文針對基于5G微基站的多接入邊緣計算車聯(lián)網(wǎng)(5G Micro Base Station-based MEC-VANET Networks,MVN)開展研究,該網(wǎng)絡(luò)通過在道路兩邊部署5G微基站,替代傳統(tǒng)的路側(cè)單元,從而為車輛終端提供更快更穩(wěn)定的連接,并在微基站上引入多接入移動邊緣計算設(shè)備單元對時延敏感信息進行實時處理,旨在降低時延、避免帶寬資源浪費。本文對MVN網(wǎng)絡(luò)模型下的拓?fù)鋬?yōu)化和規(guī)模測算(Topology Optimization and Dimensioning,TOD)問題進行了較為深入的探索,為5G技術(shù)與車聯(lián)網(wǎng)的融合和部署提供了理論依據(jù)和技術(shù)支撐。首先,本文研究了一種基于樹形拓?fù)涞腗VN網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),為車聯(lián)網(wǎng)提供低延遲、高穩(wěn)定的連接,避免帶寬資源的浪費。在此基礎(chǔ)上,對基...
【文章來源】:大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:78 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖2.1?,車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)??Fig.?2.1?Network?architecture?of?VANET??如圖2.1所示,V2X通信主要由午.車:通倍(Vchiclc-to-Vehicle,?V2V)和午:路通倍??(Vehicle-to-RSU,?V2R):??
E)以及通信技術(shù)(例??如802.11口、%舊、2413£^等)傳輸感知層收集到的數(shù)據(jù)[3()]。傳輸層會綜合利用邊緣計??算、云計算等技術(shù),實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)與各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的通信,使得車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的各種應(yīng)??用切實落地。??應(yīng)用層是其他子系統(tǒng)的接口,可以利用計算、處理后的信息,提供諸如行車安全、??出行娛樂、路線指引、停車誘導(dǎo)等各種服務(wù),這些服務(wù)不但要緊緊依靠當(dāng)下的技術(shù),而??且要做到能夠適應(yīng)車聯(lián)網(wǎng)未來的網(wǎng)絡(luò)拓展[31]。??交?—f行車、??感知層?傳輸層?%?應(yīng)用層??圖2.?2車聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)??Fig.?2.2?System?architecture?of?VANET??2.?1.2車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵通信技術(shù)??(1)控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller?Area?Network,CAN?),CAN技術(shù)適用于大數(shù)??據(jù)量、短距離(通信距離小于40m時速率可達(dá)1Mbps),或小數(shù)據(jù)量、長距離(通信??距離最長可達(dá)l〇km,對應(yīng)速率會低于5Kbps)的場景下,如車輛內(nèi)部通信。車輛內(nèi)部??通信就是車內(nèi)的智能設(shè)備與車輛終端設(shè)備進行信息采集、交互后對車輛終端進行的有效??管控。車內(nèi)的通信范圍有限且環(huán)境相對靜止,對延遲的敏感度較高,CAN技術(shù)的出現(xiàn)??可以滿足車內(nèi)通信對于實時性、可靠性的需求,已被廣泛認(rèn)可。??(2)?RFID技術(shù),RF[D主要由閱讀器、標(biāo)簽以及天線構(gòu)成,可通過射頻信號對高??速移動的物體進行識別長期以來,RFID技術(shù)一直廣泛應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng),可提供車輛??識別、擁堵收費、黑名單管控等服務(wù),是車聯(lián)網(wǎng)的強有力支撐技術(shù)之一。??-8?-??
?大連海事大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文???4?bs??MECP??/?\?/?\??\?/?T??1?I?S??/?\?I?,?■?l?gNB??DQ?OD?OD?OD?OD?DD?QD?vehicle??圖3.?2?MVN拓?fù)鋱D??Fig.?3.2?Topology?ofMVN?Network??3.4?MVN網(wǎng)絡(luò)部署的關(guān)鍵因素??(1)部署場景,本文主要針對一些較敏感、事故高發(fā)的路段作為部署場景進行仿??真。針對車聯(lián)網(wǎng)道路形態(tài)的不同分別對單行路、T字路、十字路、雙十字路、井字路等??場景進行了部署;針對車聯(lián)網(wǎng)車輛終端分布極不平衡的特性,在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)場景中對一??些路段進行較為密集的TP點設(shè)置、對另一些路段進行較為稀疏的TP點設(shè)置,基于MVN??架構(gòu)的TOD問題要完成對不同的道路形態(tài)、分布不均衡的TP點的百分百覆蓋,以此驗??證模型的可行性、可拓展性,證明基于MVN架構(gòu)的TOD問題并不只是停留在理論層??面的、而是對現(xiàn)實生活中的部署具有指導(dǎo)性意義的。??(2)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),樹形拓?fù)溆尚牵屯負(fù)溲莼鴣,網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點層次結(jié)構(gòu)清晰,由??一個根節(jié)點、多個分支節(jié)點、多個葉子節(jié)點組成。樹型拓?fù)涞目赏卣剐院,適合應(yīng)用于??節(jié)點數(shù)量大、頻繁接入或移出網(wǎng)絡(luò)的場景,車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓叨茸兓约昂A拷K端節(jié)點??等特性使得本文采用了靈活的樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),以BS為根節(jié)點、以MECP和gNB為分??支節(jié)點、以車輛終端為葉子節(jié)點,對MVN架構(gòu)進行了部署。??(3)?MECP的資源配置,MEC有著強大的通信、.計算以及存儲能力,MECP的??部署使得車輛終端用戶的計算任務(wù)可以卸載到網(wǎng)絡(luò)邊緣,大大縮短了時延并降低了傳統(tǒng)??云計算中心的壓
【參考文獻】:
期刊論文
[1]C-V2X標(biāo)準(zhǔn)演進及產(chǎn)業(yè)化綜述[J]. 張?zhí)?湯利順,王彥聰,李長龍. 汽車文摘. 2020(02)
[2]5G蜂窩車聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)性能研究[J]. 王君,紀(jì)曉東,張欣然,溫曉然,佟佳俊. 電信科學(xué). 2020(01)
[3]V2X車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用綜述[J]. 繆立新,王發(fā)平. 汽車工程學(xué)報. 2020(01)
[4]SDN和MEC架構(gòu)下V2X卸載與資源分配[J]. 張海波,王子心,賀曉帆. 通信學(xué)報. 2020(01)
[5]一種基于車聯(lián)網(wǎng)的邊緣云資源分配優(yōu)化方案[J]. 溫琦麗,洪高風(fēng),蘇偉. 電信科學(xué). 2019(S2)
[6]現(xiàn)代5G通信關(guān)鍵技術(shù)特點及現(xiàn)存問題[J]. 石巖松. 通訊世界. 2019(09)
[7]車聯(lián)網(wǎng)前程遠(yuǎn)大——2019年車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告[J]. 本刊綜合. 中國公路. 2019(05)
[8]面向5G需求的移動邊緣計算[J]. 田輝,范紹帥,呂昕晨,趙鵬濤,賀碩. 北京郵電大學(xué)學(xué)報. 2017(02)
[9]5G若干關(guān)鍵技術(shù)評述[J]. 張平,陶運錚,張治. 通信學(xué)報. 2016(07)
[10]5G超密集組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及實現(xiàn)[J]. 張建敏,謝偉良,楊峰義. 電信科學(xué). 2016(06)
博士論文
[1]5G移動通信網(wǎng)絡(luò)中緩存與計算關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 賈慶民.北京郵電大學(xué) 2019
[2]車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下高速公路車輛跟馳模型及仿真研究[D]. 顧海燕.東南大學(xué) 2017
碩士論文
[1]基于進化計算的車聯(lián)網(wǎng)路側(cè)單元部署優(yōu)化方法研究[D]. 趙冠宇.吉林大學(xué) 2019
本文編號:3144921
【文章來源】:大連海事大學(xué)遼寧省 211工程院校
【文章頁數(shù)】:78 頁
【學(xué)位級別】:碩士
【部分圖文】:
圖2.1?,車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)??Fig.?2.1?Network?architecture?of?VANET??如圖2.1所示,V2X通信主要由午.車:通倍(Vchiclc-to-Vehicle,?V2V)和午:路通倍??(Vehicle-to-RSU,?V2R):??
E)以及通信技術(shù)(例??如802.11口、%舊、2413£^等)傳輸感知層收集到的數(shù)據(jù)[3()]。傳輸層會綜合利用邊緣計??算、云計算等技術(shù),實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)與各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)間的通信,使得車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層的各種應(yīng)??用切實落地。??應(yīng)用層是其他子系統(tǒng)的接口,可以利用計算、處理后的信息,提供諸如行車安全、??出行娛樂、路線指引、停車誘導(dǎo)等各種服務(wù),這些服務(wù)不但要緊緊依靠當(dāng)下的技術(shù),而??且要做到能夠適應(yīng)車聯(lián)網(wǎng)未來的網(wǎng)絡(luò)拓展[31]。??交?—f行車、??感知層?傳輸層?%?應(yīng)用層??圖2.?2車聯(lián)網(wǎng)體系架構(gòu)??Fig.?2.2?System?architecture?of?VANET??2.?1.2車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵通信技術(shù)??(1)控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller?Area?Network,CAN?),CAN技術(shù)適用于大數(shù)??據(jù)量、短距離(通信距離小于40m時速率可達(dá)1Mbps),或小數(shù)據(jù)量、長距離(通信??距離最長可達(dá)l〇km,對應(yīng)速率會低于5Kbps)的場景下,如車輛內(nèi)部通信。車輛內(nèi)部??通信就是車內(nèi)的智能設(shè)備與車輛終端設(shè)備進行信息采集、交互后對車輛終端進行的有效??管控。車內(nèi)的通信范圍有限且環(huán)境相對靜止,對延遲的敏感度較高,CAN技術(shù)的出現(xiàn)??可以滿足車內(nèi)通信對于實時性、可靠性的需求,已被廣泛認(rèn)可。??(2)?RFID技術(shù),RF[D主要由閱讀器、標(biāo)簽以及天線構(gòu)成,可通過射頻信號對高??速移動的物體進行識別長期以來,RFID技術(shù)一直廣泛應(yīng)用于車聯(lián)網(wǎng),可提供車輛??識別、擁堵收費、黑名單管控等服務(wù),是車聯(lián)網(wǎng)的強有力支撐技術(shù)之一。??-8?-??
?大連海事大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士學(xué)位論文???4?bs??MECP??/?\?/?\??\?/?T??1?I?S??/?\?I?,?■?l?gNB??DQ?OD?OD?OD?OD?DD?QD?vehicle??圖3.?2?MVN拓?fù)鋱D??Fig.?3.2?Topology?ofMVN?Network??3.4?MVN網(wǎng)絡(luò)部署的關(guān)鍵因素??(1)部署場景,本文主要針對一些較敏感、事故高發(fā)的路段作為部署場景進行仿??真。針對車聯(lián)網(wǎng)道路形態(tài)的不同分別對單行路、T字路、十字路、雙十字路、井字路等??場景進行了部署;針對車聯(lián)網(wǎng)車輛終端分布極不平衡的特性,在大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)場景中對一??些路段進行較為密集的TP點設(shè)置、對另一些路段進行較為稀疏的TP點設(shè)置,基于MVN??架構(gòu)的TOD問題要完成對不同的道路形態(tài)、分布不均衡的TP點的百分百覆蓋,以此驗??證模型的可行性、可拓展性,證明基于MVN架構(gòu)的TOD問題并不只是停留在理論層??面的、而是對現(xiàn)實生活中的部署具有指導(dǎo)性意義的。??(2)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),樹形拓?fù)溆尚牵屯負(fù)溲莼鴣,網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點層次結(jié)構(gòu)清晰,由??一個根節(jié)點、多個分支節(jié)點、多個葉子節(jié)點組成。樹型拓?fù)涞目赏卣剐院,適合應(yīng)用于??節(jié)點數(shù)量大、頻繁接入或移出網(wǎng)絡(luò)的場景,車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓叨茸兓约昂A拷K端節(jié)點??等特性使得本文采用了靈活的樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),以BS為根節(jié)點、以MECP和gNB為分??支節(jié)點、以車輛終端為葉子節(jié)點,對MVN架構(gòu)進行了部署。??(3)?MECP的資源配置,MEC有著強大的通信、.計算以及存儲能力,MECP的??部署使得車輛終端用戶的計算任務(wù)可以卸載到網(wǎng)絡(luò)邊緣,大大縮短了時延并降低了傳統(tǒng)??云計算中心的壓
【參考文獻】:
期刊論文
[1]C-V2X標(biāo)準(zhǔn)演進及產(chǎn)業(yè)化綜述[J]. 張?zhí)?湯利順,王彥聰,李長龍. 汽車文摘. 2020(02)
[2]5G蜂窩車聯(lián)網(wǎng)組網(wǎng)性能研究[J]. 王君,紀(jì)曉東,張欣然,溫曉然,佟佳俊. 電信科學(xué). 2020(01)
[3]V2X車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究及應(yīng)用綜述[J]. 繆立新,王發(fā)平. 汽車工程學(xué)報. 2020(01)
[4]SDN和MEC架構(gòu)下V2X卸載與資源分配[J]. 張海波,王子心,賀曉帆. 通信學(xué)報. 2020(01)
[5]一種基于車聯(lián)網(wǎng)的邊緣云資源分配優(yōu)化方案[J]. 溫琦麗,洪高風(fēng),蘇偉. 電信科學(xué). 2019(S2)
[6]現(xiàn)代5G通信關(guān)鍵技術(shù)特點及現(xiàn)存問題[J]. 石巖松. 通訊世界. 2019(09)
[7]車聯(lián)網(wǎng)前程遠(yuǎn)大——2019年車聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告[J]. 本刊綜合. 中國公路. 2019(05)
[8]面向5G需求的移動邊緣計算[J]. 田輝,范紹帥,呂昕晨,趙鵬濤,賀碩. 北京郵電大學(xué)學(xué)報. 2017(02)
[9]5G若干關(guān)鍵技術(shù)評述[J]. 張平,陶運錚,張治. 通信學(xué)報. 2016(07)
[10]5G超密集組網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)及實現(xiàn)[J]. 張建敏,謝偉良,楊峰義. 電信科學(xué). 2016(06)
博士論文
[1]5G移動通信網(wǎng)絡(luò)中緩存與計算關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 賈慶民.北京郵電大學(xué) 2019
[2]車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下高速公路車輛跟馳模型及仿真研究[D]. 顧海燕.東南大學(xué) 2017
碩士論文
[1]基于進化計算的車聯(lián)網(wǎng)路側(cè)單元部署優(yōu)化方法研究[D]. 趙冠宇.吉林大學(xué) 2019
本文編號:3144921
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