車輛自組織網(wǎng)絡(luò)MAC層協(xié)議的研究.pdf

1、車輛自組織網(wǎng)絡(luò)（Vehicular Ad Hoc Network，VANET）是移動自組織網(wǎng)絡(luò)(MobileAd Hoc Network，MANET)在道路交通中的一種應(yīng)用，VANET具有節(jié)點移動速度快、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓l繁、節(jié)點密度變化大等特點。本學(xué)位論文針對VANET的特點，以提高M(jìn)AC層接入的性能，保證車輛間通信的可靠性與實時性為目標(biāo)，重點研究了VANET中周期性廣播的建模與性能分析、控制信道中廣播的建模與性能分析、動態(tài)競爭窗口機(jī)制、

2、基于MAC層時延要求的分簇算法、基于分簇的時分多址接入方法等內(nèi)容。
　　論文的主要研究成果如下:
　　(1)VANET中周期性廣播的建模方法以及動態(tài)競爭窗口機(jī)制
　　為了分析VANET中周期性廣播的性能，提出一種一維Markov模型來對周期性廣播進(jìn)行建模。該模型在非飽和狀態(tài)下引入一個新的空閑狀態(tài)來代表車輛節(jié)點的緩存隊列中沒有消息要發(fā)送的情況，同時考慮了退避過程中退避時間計數(shù)器的暫停與恢復(fù)，使用離散時間D/M/I隊列來建

3、模每個節(jié)點的緩存隊列。通過對所提模型的理論分析，發(fā)現(xiàn)VANET中周期性廣播的性能在車輛密度增加時變差，因而提出一種根據(jù)車輛節(jié)點密度的變化來實施動態(tài)競爭窗口的機(jī)制。對所提模型和機(jī)制進(jìn)行理論分析和仿真，結(jié)果表明在周期性廣播中，本文提出的動態(tài)競爭窗口DCW機(jī)制的碰撞概率小于IEEE802.11p中固定競爭窗口的碰撞概率，同時也驗證了所提Markov模型的準(zhǔn)確性。
　　(2)VANET中控制信道廣播優(yōu)先級接入的建模方法
　　針對IE

4、EE802.11p標(biāo)準(zhǔn)中EDCA機(jī)制以及不同優(yōu)先級消息接入控制信道的特點，提出使用離散時間D/M/1和M/M/1隊列分別對周期性消息和緊急消息接入信道進(jìn)行建模的方法。該建模方法在前述一維Markov模型的基礎(chǔ)上增加消息優(yōu)先級的分析，并根據(jù)節(jié)點內(nèi)部競爭的原則，在接入信道時考慮兩種優(yōu)先級消息之間的相互影響。分析控制信道中的消息碰撞概率、周期性消息的接入時延、緊急消息的接入時延以及動態(tài)競爭窗口DCW機(jī)制在控制信道中的性能，并進(jìn)行仿真驗證，結(jié)果

5、表明，在同時考慮周期性消息和緊急消息接入的情況下DCW機(jī)制仍能有效降低其碰撞概率，同樣適用于控制信道中不同優(yōu)先級消息并存的情況。
　　(3)VANET中基于MAC層時延要求的分簇算法
　　針對VANET中MAC層協(xié)議在車輛密集情況下性能變差的問題，提出一種基于MAC層時延要求的自適應(yīng)分簇算法MDBA。該算法在MAC層消息傳輸?shù)臅r延要求限制下，在簇頭選舉時綜合考慮車速、加速度、位置和目的地這四種因素，并能根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖兓赃m

6、應(yīng)地進(jìn)行簇維護(hù)。使用交通流仿真軟件VISSIM對MDBA分簇算法進(jìn)行仿真驗證，結(jié)果表明，隨著車流量的增加簇頭CH平均生存時間和簇成員CM平均生存時間均有所下降，與無線傳感器網(wǎng)絡(luò)和移動自組織網(wǎng)絡(luò)中的傳統(tǒng)分簇算法相比，MDBA分簇算法的性能更優(yōu)，更加適用于車輛自組織網(wǎng)絡(luò)。
　　(4)VANET中基于分簇的時分多址接入方法
　　針對VANET時分多址接入機(jī)制在車輛密集場景下時隙不夠分配的問題，提出一種基于分簇的時分多址接入方法。該