基于多目標優(yōu)化的VANET安全信息自適應廣播協(xié)議跨層設計.pdf

1、隨著無線通信技術和汽車工業(yè)的發(fā)展，智能交通系統(tǒng)應運而生。作為智能交通系統(tǒng)的關鍵技術之一，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)膶崟r性和可靠性。然而，VANET環(huán)境中車輛運動速度快、網(wǎng)絡拓撲變化頻繁、信道質量不穩(wěn)定等特點，給安全類信息的傳輸提出了新的挑戰(zhàn)，如何設計能夠

2、提供可靠廣播服務的媒體接入控制協(xié)議成為VANET領域的研究重點。
　　為了提高車輛安全信息廣播的可靠性和穩(wěn)定性，本文利用時分多址技術與載波監(jiān)聽多路訪問技術，設計了包含路側設備的車輛安全信息廣播機制，并采用跨層協(xié)議設計思想對媒體接入控制層與物理層進行聯(lián)合優(yōu)化設計。本文的主要研究內容和貢獻包括:
　　(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)議設計的研究現(xiàn)狀，探索了有待進一步研究的

3、問題，建立了VANET中車輛安全信息廣播的網(wǎng)絡通信模型。
　　(2)針對安全類信息的傳輸，本文基于時分多址技術與載波監(jiān)聽多路訪問技術兩種機制提出了面向車輛安全信息廣播的跨層自適應MAC（Cross-layered AdaptiveMedium Access Control Layer，CA-MAC）協(xié)議設計方案。該協(xié)議采用集中式與分布式融合機制，利用路側設備作為集中控制器，負責其覆蓋范圍內所有已接入網(wǎng)絡的車輛的時隙調度與分配，并可

4、以根據(jù)車輛密度的大小進行協(xié)議幀長的自適應調整;路側設備覆蓋范圍內的各車輛節(jié)點采用時分多址技術周期性地廣播車輛安全類消息，并進行分布式物理層參數(shù)協(xié)同優(yōu)化計算，同時采用載波監(jiān)聽多路訪問技術進行緊急預警消息的傳輸和新車入網(wǎng)的申請。
　　(3)在時分多址技術框架下，本文基于協(xié)同差分進化策略提出了CA-MAC傳輸控制參數(shù)多目標分布式協(xié)同優(yōu)化算法。該算法中車輛節(jié)點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)絡延遲、丟包率、有效吞吐量為優(yōu)化