多載荷條件下VANET網(wǎng)絡(luò)接入?yún)f(xié)議研究.pdf

1、快速移動性與負(fù)載多樣性的約束條件對智能交通系統(tǒng)中車輛通信網(wǎng)絡(luò)的信道接入機(jī)制提出了新的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)接入?yún)f(xié)議的性能表現(xiàn)難以滿足新時期智能車輛通信網(wǎng)絡(luò)對信道接入機(jī)制提出的需求,因此必須在多種傳統(tǒng)信道分配方式的基礎(chǔ)上進(jìn)行混合設(shè)計,使之能夠動態(tài)、自適應(yīng)的針對多載荷與車輛移動性進(jìn)行信道的優(yōu)化分配,實(shí)現(xiàn)在低負(fù)載條件下保持對信道的高效利用,高負(fù)載條件下保持網(wǎng)絡(luò)性能的穩(wěn)定與可靠,對節(jié)點(diǎn)的高移動性具有較強(qiáng)的魯棒性。
　　 針對以上問題,本文提出CSM

2、A與TDMA相融合的混合接入?yún)f(xié)議方案,將網(wǎng)絡(luò)的接入?yún)f(xié)議設(shè)計要求與上層的多載荷應(yīng)用綜合考慮,通過合理的時隙規(guī)劃與信道接入規(guī)則設(shè)計,實(shí)現(xiàn)以網(wǎng)絡(luò)負(fù)載為控制因子的自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)制。本文主要貢獻(xiàn)與創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　 (1)深入調(diào)研了多載荷條件下VANET網(wǎng)絡(luò)發(fā)展背景,分析了多載荷與快速移動性對無線信道接入?yún)f(xié)議的性能要求,詳細(xì)評估了CSMA與TDMA接入技術(shù)在相關(guān)交通通信網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用現(xiàn)狀,論證了兩者的性能特點(diǎn)與互補(bǔ)性,明確了接入?yún)f(xié)議設(shè)計所面臨

3、的問題與挑戰(zhàn)。
　　 (2)通過分布式時隙分配算法為節(jié)點(diǎn)進(jìn)行初始化時隙分配并建立區(qū)域范圍內(nèi)幀結(jié)構(gòu),設(shè)置計時器功能模塊,將CSMA競爭機(jī)制融入時隙中,采用退避機(jī)制區(qū)分節(jié)點(diǎn)優(yōu)先級,利用廣播競爭通告消息作為沖突解決方案。通過一系列功能模塊的設(shè)計與信道接入規(guī)則的制定,形成在高負(fù)載時傾向以時隙分配信道為主,低負(fù)載條件下以競爭接入信道為主的自適應(yīng)接入機(jī)制。
　　 (3)根據(jù)VANET網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的調(diào)研結(jié)果建立了高速公路環(huán)境下仿真場景,在

4、NS2網(wǎng)絡(luò)仿真軟件中對相關(guān)設(shè)計方案進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn)。以仿真數(shù)據(jù)為依據(jù),從信道利用率、丟包率和網(wǎng)絡(luò)開銷三個方面對混合型接入?yún)f(xié)議進(jìn)行性能評估。結(jié)果表明,混合型接入?yún)f(xié)議在由低到高的動態(tài)負(fù)載條件下均具有較高的信道利用率,雖然由于競爭機(jī)制的固有缺陷出現(xiàn)了少量的丟包,但是與傳統(tǒng)TDMA相比網(wǎng)絡(luò)開銷所占比例大大降低,提高了可用帶寬。與此同時,混合協(xié)議對節(jié)點(diǎn)速度的變化表現(xiàn)出了很高的穩(wěn)定性,表現(xiàn)更加均衡。最后通過輔助技術(shù)的仿真評估,對協(xié)議的進(jìn)一步研究提供了