車聯(lián)網(wǎng)中面向QoS保障的資源分配和自適應(yīng)傳輸技術(shù).pdf

1、作為未來智能交通系統(tǒng)的主要組成部分之一，車聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該具有保障其網(wǎng)絡(luò)中各種業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量的能力。然而，車聯(lián)網(wǎng)中車輛的高速移動(dòng)、多種優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)對(duì)有限信道資源的搶占以及路邊基礎(chǔ)設(shè)施的稀疏布置共同造成車輛和路邊基礎(chǔ)設(shè)施間通信的時(shí)斷時(shí)續(xù)、車輛之間快速變化的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、高動(dòng)態(tài)變化的信道質(zhì)量以及不斷變化的可用信道數(shù)目。除了上述復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)狀況外，車聯(lián)網(wǎng)為了滿足不同類型業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量要求，需要為不同類型的業(yè)務(wù)提供不同的資源分配策略，而同一種業(yè)務(wù)的多個(gè)服務(wù)質(zhì)量

2、指標(biāo)往往是相互矛盾的，例如為了改善視頻的播放流暢度，往往要降低畫面質(zhì)量。本學(xué)位論文針對(duì)車聯(lián)網(wǎng)中作為商娛類業(yè)務(wù)代表的視頻業(yè)務(wù)和作為智能交通類業(yè)務(wù)代表的信標(biāo)消息廣播業(yè)務(wù)，研究其服務(wù)質(zhì)量保障技術(shù)，設(shè)計(jì)其資源分配和自適應(yīng)傳輸方案。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對(duì)采用認(rèn)知信道且路邊基礎(chǔ)設(shè)施稀疏布置的車聯(lián)網(wǎng)，研究面向服務(wù)質(zhì)量保障的自適應(yīng)視頻流傳輸。進(jìn)行方案設(shè)計(jì)與性能分析，提出一種視頻流自適應(yīng)傳輸方案，給出兩跳鏈路端到端連接性的數(shù)學(xué)表達(dá)。以保障

3、視頻流暢播放前提下提高視頻畫面質(zhì)量為目標(biāo)，建立使效用最大的視頻層數(shù)優(yōu)化問題。該效用函數(shù)反映車輛運(yùn)動(dòng)和未來位置、車輛的緩存器中現(xiàn)有的數(shù)據(jù)量、未來播放需要的數(shù)據(jù)量、預(yù)期能夠獲得的數(shù)據(jù)量等因素對(duì)請(qǐng)求的視頻層數(shù)的影響。提出一個(gè)面向質(zhì)量的自適應(yīng)視頻流算法，并且通過仿真驗(yàn)證其有效性。⑵針對(duì)可用信道數(shù)因較高優(yōu)先級(jí)業(yè)務(wù)占用而動(dòng)態(tài)變化的車聯(lián)網(wǎng)，研究面向多車輛視頻業(yè)務(wù)的資源分配和自適應(yīng)傳輸，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)與性能分析。提出一種基于博弈競(jìng)價(jià)的資源分配框架，將車輛

4、的運(yùn)動(dòng)和資源的動(dòng)態(tài)變化等實(shí)際因素考慮進(jìn)來。該框架將通常由路邊單元（RSU）集中進(jìn)行的資源分配轉(zhuǎn)化為各車輛根據(jù)自己資源需求的緊迫程度的自由競(jìng)價(jià)，而將車輛的出價(jià)表示為動(dòng)態(tài)變化的信道數(shù)目和車輛數(shù)目、車輛緩存器中存有的視頻數(shù)據(jù)量、車輛位置、數(shù)據(jù)傳輸速率、車輛之間的相互競(jìng)爭(zhēng)和影響等因素的函數(shù)。定義環(huán)境狀態(tài)和其狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣，以幫助車輛合理地出價(jià)。定義視頻播放流暢前提下獲得較高視頻質(zhì)量的車輛效用表達(dá)式。建立具有貝爾曼方程形式的累加效用和最大問題，提出

5、一種基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的低復(fù)雜度解法，用于計(jì)算在不同車輛狀態(tài)和環(huán)境狀態(tài)下的最優(yōu)出價(jià)和請(qǐng)求傳輸?shù)淖顑?yōu)視頻層數(shù)。⑶針對(duì)車聯(lián)網(wǎng)中智能交通類業(yè)務(wù)的代表信標(biāo)消息廣播業(yè)務(wù)，研究面向沖突避免和位置追蹤的自適應(yīng)信標(biāo)消息廣播間隔和資源分配。提出相鄰RSU之間公平有序的資源分配協(xié)商機(jī)制，以避免相鄰RSU的覆蓋區(qū)域內(nèi)相近的車輛被分到相同的時(shí)頻資源。定義車輛的信標(biāo)消息廣播間隔（BI）要求的數(shù)學(xué)表達(dá)，體現(xiàn)出不同車輛的不同行駛狀態(tài)對(duì)BI的需求，用于反映車輛行駛安全和位置