基于信息物理系統(tǒng)模型的車載自組織網(wǎng)絡(luò)擁塞控制機(jī)制研究.pdf

1、車輛自組織網(wǎng)絡(luò)（Vehicular Ad-hoc Networks，VANETs）是一種特殊的無(wú)線自組網(wǎng)（Mobile Ad-hoc Networks，MANETs），它是由車輛之間（Vehicular to Vehicular，V2V）以及車輛和基礎(chǔ)設(shè)施之間（Vehicular to Infrastructure，V2I）組成的無(wú)線自組織網(wǎng)絡(luò)，車輛可以通過(guò) VAN E Ts網(wǎng)絡(luò)向周圍車輛發(fā)送含有車輛速度、位置等基本信息，也可以在交通事

2、故時(shí)向周圍車輛發(fā)送警告信息以避免發(fā)生連續(xù)交通事故，同樣也可以提供車載娛樂(lè)提高交通出行的趣味性。
　　在車載自組織網(wǎng)絡(luò)中，車輛之間信息的交換扮演著重要的角色，使得車輛之間可以相互感知并且為車輛的安全應(yīng)用或非安全應(yīng)用提供參考信息。因?yàn)檐囕v周期性的發(fā)送消息，當(dāng)車輛過(guò)多時(shí)，如果不采用擁塞控制策略，信道就會(huì)變得擁塞，從而導(dǎo)致干擾增加，接收端信干比下降，嚴(yán)重影響車輛間的通信效率?，F(xiàn)有的擁塞控制方法大都基于調(diào)整發(fā)送功率或發(fā)送速率，忽視了載波監(jiān)聽(tīng)

3、門限對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞的影響，而通過(guò)調(diào)整載波監(jiān)聽(tīng)門限可以控制網(wǎng)絡(luò)的時(shí)延、吞吐量等。
　　本文的主要工作在于：第一，通過(guò)分析載波監(jiān)聽(tīng)門限和競(jìng)爭(zhēng)窗口對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的影響，提出了一種載波監(jiān)聽(tīng)門限和競(jìng)爭(zhēng)窗口聯(lián)合控制的算法，在網(wǎng)絡(luò)中，載波監(jiān)聽(tīng)門限和競(jìng)爭(zhēng)窗口是兩個(gè)很重要的參數(shù)，載波監(jiān)聽(tīng)門限可以決定一個(gè)節(jié)點(diǎn)能否進(jìn)行發(fā)送信息。而競(jìng)爭(zhēng)窗口則決定著當(dāng)節(jié)點(diǎn)偵聽(tīng)到信道處于忙時(shí)的退避時(shí)間。通過(guò)分析，我們使用一個(gè)能反映網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的參數(shù)將網(wǎng)絡(luò)分為三種狀態(tài)，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)的不同狀

4、態(tài)設(shè)置不同的載波監(jiān)聽(tīng)門限值和競(jìng)爭(zhēng)窗口值，且采取不同的措施來(lái)自適應(yīng)的調(diào)整載波監(jiān)聽(tīng)門限和競(jìng)爭(zhēng)窗口。通過(guò)分析表明，我們提出的載波監(jiān)聽(tīng)門限與競(jìng)爭(zhēng)窗口聯(lián)合控制算法可以很好的提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、降低誤碼率、降低分組時(shí)延等。
　　第二，提出了一種基于線性二次型高斯最優(yōu)控制（Linear Quadratic Gaussian，LQ G）的車輛網(wǎng)絡(luò)擁塞控制方法。通過(guò)分析表明，載波監(jiān)聽(tīng)門限值對(duì)網(wǎng)絡(luò)的吞吐量有著重要的影響，但在實(shí)際中，網(wǎng)絡(luò)的吞吐量往往和預(yù)

5、期值有所偏差，因此我們可以根據(jù)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)吞吐量與預(yù)期網(wǎng)絡(luò)吞吐量的差值動(dòng)態(tài)的調(diào)整載波監(jiān)聽(tīng)門限，提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，達(dá)到我們的期望值。我們利用線性二次型最優(yōu)控制的方法來(lái)求得所需的載波監(jiān)聽(tīng)門限。本方法可以分為兩個(gè)步驟：（1）利用卡爾曼濾波器來(lái)消除獲取載波監(jiān)聽(tīng)門限時(shí)噪聲帶來(lái)的影響，以得到精確的網(wǎng)絡(luò)吞吐量。（2）利用線性二次型最優(yōu)控制方法求得最優(yōu)的載波監(jiān)聽(tīng)門限。求得的最優(yōu)載波監(jiān)聽(tīng)門限可使網(wǎng)絡(luò)吞吐量達(dá)到預(yù)期值，可確保網(wǎng)絡(luò)不發(fā)生擁塞。仿真表明，本文提出的