車載自組織網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議研究.pdf

1、車載自組織網(wǎng)絡(luò)（Vehicular Ad Hoc Network，VANET）是由車輛和路側(cè)單元構(gòu)成的一種特殊的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)。在車載自組織網(wǎng)絡(luò)中，車輛和路側(cè)單元都屬于網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，它們以自組織的方式構(gòu)建車載網(wǎng)絡(luò)。車載網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)車輛之間的短距離通信，車輛通過車載網(wǎng)絡(luò)收集到的信息可以實(shí)現(xiàn)交通安全、交通管理和網(wǎng)絡(luò)娛樂等不同類型的應(yīng)用，不僅可以減少交通安全事故的發(fā)生，還可以提高交通效率和行駛過程中的服務(wù)體驗(yàn)。因此，車載自組織網(wǎng)絡(luò)引起了極大的

2、研究興趣。與傳統(tǒng)的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)不同，由于車輛的高移動(dòng)性，車載網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)頻繁地發(fā)生變化。這種特征對車載自組織MAC協(xié)議的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，而現(xiàn)有的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議不能直接被應(yīng)用在車載網(wǎng)絡(luò)中。因此，設(shè)計(jì)適合車載網(wǎng)絡(luò)的高效可靠的MAC協(xié)議是亟待解決的一個(gè)問題。
　　本論文主要研究車載自組織網(wǎng)絡(luò)的MAC協(xié)議。基于現(xiàn)有的一些相關(guān)MAC協(xié)議，提出了三種改進(jìn)性MAC協(xié)議:基于節(jié)點(diǎn)密度的MAC協(xié)議—D-VeMAC、基于節(jié)點(diǎn)密度的

3、自適應(yīng)MAC協(xié)議—A-VeMAC和基于時(shí)隙占用率的MAC協(xié)議—SO-MAC。
　　論文首先提出了一種基于節(jié)點(diǎn)密度的MAC協(xié)議—D-VeMAC。該協(xié)議在時(shí)隙預(yù)約過程，不再固定地從幀中間劃分時(shí)隙集，而是根據(jù)左右方向的節(jié)點(diǎn)密度是否均勻來確定可預(yù)約的時(shí)隙集。如果左右方向的節(jié)點(diǎn)密度均勻，則采用劃分時(shí)隙集策略;如果左右方向的節(jié)點(diǎn)密度不均勻，則允許節(jié)點(diǎn)密度高的方向中的節(jié)點(diǎn)可以預(yù)約所有時(shí)隙集中的時(shí)隙。仿真結(jié)果表明，與VeMAC協(xié)議相比較，D-Ve

4、MAC協(xié)議不僅能夠適用于均勻的網(wǎng)絡(luò)場景，在非均勻的網(wǎng)絡(luò)場景中同樣能夠獲得較好的性能。
　　針對D-VeMAC協(xié)議性能提升有限的問題，本文又提出了一種基于節(jié)點(diǎn)密度的自適應(yīng)MAC協(xié)議—A-VeMAC。該協(xié)議引入一個(gè)離散隨機(jī)變量表示網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)密度，通過該變量判斷左右方向上的節(jié)點(diǎn)密度是否均勻，然后根據(jù)判斷結(jié)果決定是否自適應(yīng)調(diào)整當(dāng)前的時(shí)隙集劃分。仿真結(jié)果表明，A-VeMAC協(xié)議不僅能夠適用于均勻的網(wǎng)絡(luò)場景，同樣能適用于非均勻的網(wǎng)絡(luò)場景。在

5、非均勻的網(wǎng)絡(luò)場景中，A-VeMAC協(xié)議比D-VeMAC協(xié)議能夠獲得更好的性能。
　　針對在稀疏場景中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)僅允許占用一個(gè)時(shí)隙的MAC協(xié)議所獲得的信道利用率很低的問題，本文提出了一種基于時(shí)隙占用率的MAC協(xié)議—SO-MAC。該協(xié)議在節(jié)點(diǎn)占用一個(gè)主時(shí)隙之后，根據(jù)當(dāng)前的時(shí)隙占用率確定預(yù)約副時(shí)隙的概率。當(dāng)時(shí)隙占用率超過限定值時(shí)，節(jié)點(diǎn)釋放掉所有占用的副時(shí)隙。仿真結(jié)果表明，不論是在高速公路場景，還是城市道路場景中，SO-MAC協(xié)議均能夠較