本文關(guān)鍵詞：基于多目標(biāo)優(yōu)化的VANET安全信息自適應(yīng)廣播協(xié)議跨層設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著無線通信技術(shù)和汽車工業(yè)的發(fā)展,智能交通系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。作為智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一,車輛自組織網(wǎng)(Vehicular Ad Hoc Network, VANET)越來越受到研究人員的重視。在面向交通安全方面的應(yīng)用中,VANET主要利用廣播的方式傳輸車輛周期性安全消息和事件觸發(fā)類消息,保證消息傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性和可靠性。然而,VANET環(huán)境中車輛運(yùn)動(dòng)速度快、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓l繁、信道質(zhì)量不穩(wěn)定等特點(diǎn),給安全類信息的傳輸提出了新的挑戰(zhàn),如何設(shè)計(jì)能夠提供可靠廣播服務(wù)的媒體接入控制協(xié)議成為VANET領(lǐng)域的研究重點(diǎn)。為了提高車輛安全信息廣播的可靠性和穩(wěn)定性,本文利用時(shí)分多址技術(shù)與載波監(jiān)聽多路訪問技術(shù),設(shè)計(jì)了包含路側(cè)設(shè)備的車輛安全信息廣播機(jī)制,并采用跨層協(xié)議設(shè)計(jì)思想對(duì)媒體接入控制層與物理層進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計(jì)。本文的主要研究?jī)?nèi)容和貢獻(xiàn)包括：(1)深入分析并研究了VANET車輛安全信息廣播中媒體接入控制協(xié)議、物理層參數(shù)優(yōu)化及跨層協(xié)議設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀,探索了有待進(jìn)一步研究的問題,建立了VANET中車輛安全信息廣播的網(wǎng)絡(luò)通信模型。(2)針對(duì)安全類信息的傳輸,本文基于時(shí)分多址技術(shù)與載波監(jiān)聽多路訪問技術(shù)兩種機(jī)制提出了面向車輛安全信息廣播的跨層自適應(yīng)MAC(Cross-layered Adaptive Medium Access Control Layer,CA-MAC)協(xié)議設(shè)計(jì)方案。該協(xié)議采用集中式與分布式融合機(jī)制,利用路側(cè)設(shè)備作為集中控制器,負(fù)責(zé)其覆蓋范圍內(nèi)所有已接入網(wǎng)絡(luò)的車輛的時(shí)隙調(diào)度與分配,并可以根據(jù)車輛密度的大小進(jìn)行協(xié)議幀長(zhǎng)的自適應(yīng)調(diào)整；路側(cè)設(shè)備覆蓋范圍內(nèi)的各車輛節(jié)點(diǎn)采用時(shí)分多址技術(shù)周期性地廣播車輛安全類消息,并進(jìn)行分布式物理層參數(shù)協(xié)同優(yōu)化計(jì)算,同時(shí)采用載波監(jiān)聽多路訪問技術(shù)進(jìn)行緊急預(yù)警消息的傳輸和新車入網(wǎng)的申請(qǐng)。(3)在時(shí)分多址技術(shù)框架下,本文基于協(xié)同差分進(jìn)化策略提出了CA-MAC傳輸控制參數(shù)多目標(biāo)分布式協(xié)同優(yōu)化算法。該算法中車輛節(jié)點(diǎn)以自身物理層傳輸速率和功率作為聯(lián)合決策變量,以網(wǎng)絡(luò)延遲、丟包率、有效吞吐量為優(yōu)化目標(biāo),根據(jù)物理層得到的信號(hào)與干擾噪聲比統(tǒng)計(jì)值自適應(yīng)調(diào)整各優(yōu)化目標(biāo)的權(quán)值,并利用車輛周期性安全消息傳遞車輛自身計(jì)算結(jié)果及獲取其他車輛優(yōu)化結(jié)果,以實(shí)現(xiàn)傳輸控制參數(shù)的分布式協(xié)同優(yōu)化過程。(4)本文以高速公路為應(yīng)用場(chǎng)景,利用交通仿真軟件SUMO、網(wǎng)絡(luò)通信仿真軟件NS2構(gòu)建了VANET車輛安全信息廣播網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景,討論并確定了CA-MAC協(xié)同優(yōu)化算法中的主要參數(shù),同時(shí)對(duì)本文所設(shè)計(jì)的協(xié)議在高速公路場(chǎng)景中的網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證與分析。
【關(guān)鍵詞】：車輛自組織網(wǎng) 車輛安全信息 時(shí)分多址技術(shù) 跨層優(yōu)化 差分進(jìn)化
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TN929.5
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-8
• ABSTRACT8-13
• 1 引言13-23
• 1.1 研究背景及意義13-14
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-20
• 1.2.1 VANET中MAC協(xié)議設(shè)計(jì)研究進(jìn)展14-16
• 1.2.2 VANET中PHY層參數(shù)優(yōu)化研究進(jìn)展16-17
• 1.2.3 VANET中跨層協(xié)議研究進(jìn)展17-19
• 1.2.4 研究現(xiàn)狀總結(jié)19-20
• 1.3 論文主要貢獻(xiàn)與結(jié)構(gòu)安排20-23
• 2 VANET中車輛安全信息廣播網(wǎng)絡(luò)模型23-33
• 2.1 VANET概述23-26
• 2.1.1 VANET系統(tǒng)架構(gòu)23-24
• 2.1.2 VANET安全類應(yīng)用場(chǎng)景24-25
• 2.1.3 VANET基本特征25-26
• 2.2 VANET系統(tǒng)無線接入標(biāo)準(zhǔn)26-29
• 2.2.1 IEEE 802.11p PHY層26-28
• 2.2.2 IEEE 802.11p MAC層28-29
• 2.3 車輛安全信息廣播網(wǎng)絡(luò)模型29-31
• 2.3.1 道路交通模型29-30
• 2.3.2 車輛通信信道模型30-31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 3 車輛安全信息廣播MAC協(xié)議跨層優(yōu)化設(shè)計(jì)33-45
• 3.1 VANET跨層協(xié)議設(shè)計(jì)的基本原理33-35
• 3.1.1 無線網(wǎng)絡(luò)跨層協(xié)議設(shè)計(jì)方法33-34
• 3.1.2 VANET中跨層協(xié)議設(shè)計(jì)分析34-35
• 3.2 CA-MAC協(xié)議設(shè)計(jì)架構(gòu)35-37
• 3.3 CA-MAC協(xié)議實(shí)現(xiàn)機(jī)制37-44
• 3.3.1 幀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37-40
• 3.3.2 Beacon消息設(shè)計(jì)40-41
• 3.3.3 時(shí)隙分配方法41-42
• 3.3.4 車輛申請(qǐng)時(shí)隙機(jī)制42-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 4 CA-MAC傳輸控制參數(shù)多目標(biāo)分布式協(xié)同優(yōu)化算法45-61
• 4.1 車輛安全信息傳輸控制參數(shù)優(yōu)化的基本原理45-46
• 4.2 CA-MAC傳輸控制參數(shù)分布式協(xié)同優(yōu)化算法框架46-49
• 4.3 車輛廣播傳輸控制參數(shù)多目標(biāo)協(xié)同優(yōu)化模型49-55
• 4.3.1 優(yōu)化約束條件49-51
• 4.3.2 決策變量與目標(biāo)函數(shù)51-55
• 4.4 傳輸控制參數(shù)多目標(biāo)優(yōu)化模型分布式求解算法55-60
• 4.4.1 優(yōu)化問題編碼56-57
• 4.4.2 基于IDE的車輛廣播傳輸參數(shù)協(xié)作差分進(jìn)化算法57-60
• 4.5 本章小結(jié)60-61
• 5 仿真設(shè)計(jì)與驗(yàn)證分析61-77
• 5.1 仿真工具介紹61-63
• 5.1.1 網(wǎng)絡(luò)仿真軟件NS261
• 5.1.2 交通仿真軟件SUMO61-63
• 5.2 CA-MAC中協(xié)同進(jìn)化算法控制參數(shù)分析63-66
• 5.3 CA-MAC協(xié)議性能驗(yàn)證分析66-74
• 5.3.1 仿真參數(shù)與場(chǎng)景設(shè)置66-67
• 5.3.2 CA-MAC時(shí)隙接入性能分析67-69
• 5.3.3 CA-MAC網(wǎng)絡(luò)性能估計(jì)分析69-71
• 5.3.4 CA-MAC多目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)性能優(yōu)化分析71-74
• 5.4 本章小結(jié)74-77
• 6 結(jié)論與展望77-79
• 6.1 結(jié)論77-78
• 6.2 展望78-79
• 參考文獻(xiàn)79-83
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果83-85
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集85

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 羅明勝,黃聯(lián)芬,姚彥;無線網(wǎng)絡(luò)跨層設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀及展望[J];移動(dòng)通信;2005年07期

2 柯煒,殷奎喜;下一代無線網(wǎng)絡(luò)中的跨層設(shè)計(jì)[J];電信快報(bào);2005年10期

3 方旭明;馬忠建;;無線Mesh網(wǎng)絡(luò)的跨層設(shè)計(jì)理論與關(guān)鍵技術(shù)[J];西南交通大學(xué)學(xué)報(bào);2005年06期

4 張虎;郭偉;隋麗慧;;無線網(wǎng)絡(luò)中的跨層設(shè)計(jì)[J];自動(dòng)化與儀器儀表;2006年01期

5 張雪芹;周蓮英;;無線網(wǎng)絡(luò)的跨層設(shè)計(jì)[J];計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展;2008年02期

6 許玲玲;袁東風(fēng);;Ⅱ型混合自動(dòng)請(qǐng)求重傳技術(shù)在跨層設(shè)計(jì)中的性能研究[J];電子與信息學(xué)報(bào);2008年04期

7 王俊毅;趙彬;謝磊;;基于認(rèn)知無線網(wǎng)絡(luò)的跨層設(shè)計(jì)研究[J];科技信息;2008年30期

8 匡為君;張靜;陳迎春;仵V鋟，

本文編號(hào)：354667