基于LTE車聯(lián)網(wǎng)的資源分配算法仿真和研究.pdf

1、車輛通信網(wǎng)絡(luò)是現(xiàn)代智能交通系統(tǒng)的重要基礎(chǔ)設(shè)施，其核心功能包括V2V(Vehicle to Vehicular)、V2I(Vehicular to Infrastructure)等通信應(yīng)用。最早的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)標準是國際電子電器工程師學會(IEEE)提出的IEEE802.11p，并進一步發(fā)展出的車載自組網(wǎng)(Vehicular Ad hoc Network，VANET)技術(shù)。目前，基于IEEE801.11p標準的車聯(lián)網(wǎng)尚未進行大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)部署，

2、加之投資巨大，其應(yīng)用前景存在一定的不確定性。鑒于3GPP組織提出的LTE技術(shù)目前已經(jīng)取得了廣泛應(yīng)用，已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的主流技術(shù)，具有覆蓋范圍廣、通信速率高、傳輸時延小等優(yōu)點，有條件實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)所需的數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)，基于LTE車聯(lián)網(wǎng)的技術(shù)得到了廣泛重視。由于LTE技術(shù)標準一開始并沒有考慮車輛通信的技術(shù)要求，基于LTE的車聯(lián)網(wǎng)技術(shù)還存在一些技術(shù)難點，如車輛高速移動性支持、業(yè)務(wù)優(yōu)先級的保證、任務(wù)關(guān)鍵型業(yè)務(wù)的可靠傳輸?shù)取?br>　　本文針對車聯(lián)網(wǎng)

3、任務(wù)關(guān)鍵型數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)囊螅岢隽艘环N基于LTE技術(shù)的車輛安全數(shù)據(jù)傳輸方案，重點是結(jié)合業(yè)務(wù)QoS和業(yè)務(wù)優(yōu)先級的要求，對下行無線資源管理進行了研究，同時研究了基于LTE車聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)架構(gòu)，包括接入層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層。論文針對車聯(lián)網(wǎng)中的兩種典型的通信場景開展了研究，即:高速公路通信場景和城市道路通信場景。在高速公路通信場景中，主要考慮車輛高速移動產(chǎn)生的多普勒頻移和快速的信道變化對數(shù)據(jù)傳輸可靠性和時延的影響。在城市道路通信場景中，主要考慮高密

4、度車聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的可靠接入問題。針對以上兩種典型的車輛通信場景，本文提出了兩種改進的下行無線資源分配算法，以滿足關(guān)鍵型數(shù)據(jù)傳輸?shù)腝oS和業(yè)務(wù)優(yōu)先級的要求。
　　(1)針對高速公路通信場景，主要是針對該場景車聯(lián)網(wǎng)任務(wù)關(guān)鍵型業(yè)務(wù)嚴格的QoS要求，提出了一種基于傳輸速率的指數(shù)比例公平算法(Exponent Proportional Fair based on Transmission Rate for Vehicle to Infrastr

5、ucture,EXP/PF-TR-V2I)，通過引入傳輸速率優(yōu)化參數(shù)，保證車輛安全應(yīng)用等實時類業(yè)務(wù)對傳輸速率的QoS要求。
　　(2)針對城市道路通信場景，主要是針對該場景通信資源比較緊張的情況，提出了一種基于差異化函數(shù)的指數(shù)比例公平算法(Exponent Proportional Fair based on Differentiation Function for Vehicle to Infrastructure，EXP/PF

6、-DF-V2I)，通過定義差異化函數(shù)實現(xiàn)對不同優(yōu)先級的業(yè)務(wù)的分級傳輸，以保證車聯(lián)網(wǎng)任務(wù)關(guān)鍵型數(shù)據(jù)的可靠傳輸。
　　本文基于LTE-sim系統(tǒng)級仿真平臺對以上資源分配算法進行了仿真。仿真結(jié)果表明，傳統(tǒng)的指數(shù)比例公平算法適用于上述典型場景下的LTE車聯(lián)網(wǎng)無線資源分配，EXP/PF-TR-V2I算法能夠保證高速移動環(huán)境下用戶的可靠接入;EXP/PF-DF-V2I算法在業(yè)務(wù)密集的城市道路環(huán)境下可以在保證系統(tǒng)吞吐量和用戶公平的條件下，滿足任