基于VANET下多种衰落信道的网络性能研究

发布时间：2020-05-18 21:48

【摘要】：随着汽车产业和交通运输行业的加速发展,人们的日常生活越来越依赖于汽车。它在给人们带来便利的同时,也造成了许多诸如道路堵塞、环境恶化等问题。在这种情况下,车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Network,VANET)作为智能交通不可或缺的一部分,在大幅度提高车辆间信息传输的及时性和有效性方面,都充当着非常重要的角色。因此,本文将重点研究VANET的网络性能问题。本文主要完成的研究工作如下:(1)分析了多种无线衰落信道模型及其相关理论知识。首先,简单介绍了常见的无线信道模型,如瑞利(Rayleigh)衰落信道、莱斯(Rician)衰落信道、Nakagami-m衰落信道以及威布尔(Weibull)衰落信道等四种衰落信道模型,同时给出了上述几种衰落信道模型的概率密度函数(Probability Distribution Function,PDF)。其次,对无线传感器网络(Wireless Sensor Networks,WSNs)下的随机图形理论进行了简单阐述,并给出了基于该理论下的节点隔离概率以及条件连通概率的推导及证明,后续章节将利用隔离概率和条件连通概率来分析网络连通概率。最后,详细给出了中断概率和网络吞吐量的定义。(2)对比分析了在WSNs下通过由条件连通概率下界的近似与精确表达式而得到的网络连通概率。首先,基于WSNs,定义了节点分布模型。其次,依据链路的连接情况,推导获得了隔离概率、条件连通概率下界的近似与精确表达式以及网络连通概率。最后,在Rayleigh衰落信道模型下,讨论了节点密度、路径损耗和区域面积等参数分别对连通概率的影响。此外,相对于精确表达式,通过仿真分析,验证了本文提出的近似表达式大大简化了计算过程,因此该近似表达式具有一定的简便性。(3)研究并讨论了在Rayleigh衰落信道模型和Nakagami-m衰落信道模型下的网络连通概率。首先,推算了分别在Nakagami-m和Rayleigh两种衰落信道模型下的隔离概率和网络连通概率。此外,本文还在不同的参数设定下研究了连通概率的性能,例如不同的节点密度、不同的路径损耗、不同的功率阈值等。最后,仿真结果证实,在同等节点密度条件下,在Nakagami-m衰落信道下的连通概率优于Rayleigh衰落信道下的连通概率。(4)重点分析了在Nakagami-m衰落、Weibull衰落、Rician衰落以及Rayleigh衰落四种衰落信道下的中断概率、数据包出错概率、数据包平均丢失概率、数据吞吐量以及平均延迟。另外,本文亦讨论和仿真了不同参数对上述各概率的影响,如在不同竞争窗口大小、不同数据包大小、不同车辆数量、不同车速以及不同的数据包到达率等参数。最后,结合道路行驶中的实际情况,增加了车辆间安全距离因素,使得本文基于VANET环境下关于网络性能的研究更加贴合实际情况。
【图文】：

渗透率,增长趋势,数据,情况

逑倍左右。逡逑车联网市场规模的快速暴发，也会带动车联网用户规模的大规模地增长。图１－２中的逡逑数据［３］表明，我国车联网用户规模从２０１７年至２０１９年一直保持增长的势态。预计２０１９年逡逑相比２０１８年将增长４７％左右，并且预计２０２１年用户规模将在４０００万户左右。逡逑■我国车联网用户规模（万户）逡逑４５００逦２逡逑４０００邋丨逡逑３５００邋＾逡逑＾邋３０００逦２２５９逡逑２５００邋－逡逑２０００邋；逡逑＊１５００逦■逡逑Ｉ邋ｌ邋Ｉ邋．．邋■逡逑０邋Ｊ逦１逡逑２０１７邋年邋２０１８邋年邋２０１９邋年邋２０２０年邋２０２１邋年逡逑图１邋－２邋２０１７－２０２１年中国车联网用户规模统计情况及预测逡逑另外，图１－３中的数据Ｗ表明，车联网渗透率也一直呈增长趋势。预计２０１９年我国车逡逑联网行业渗透率将在１６．１％左右，预测２０２１年渗透率将增长至２Ｌ１％。这预示着中国市场逡逑将成为全球最大的车联网Ｉｔ装市场ｔ逡逑■渗透率（％）逡逑２５邋／逡逑２１．１逡逑ｍＳ逡逑０邋逦：邋邋邋—￣＂逡逑２０１７年邋２０１８年邋２０１９年邋２０２０年邋２０２１邋年逡逑图１－３邋２０１７－２０２１年中国车联网渗透率走势［３］逡逑汽车行业在各行各业的支持与推动下己经得到了长足地发展，但人们却不满于汽车只逡逑是扮演代步工具这一单一角色，希望它为人类的生活带来更多的服务以及智能化的享受。逡逑车联网是通过获取、管理和计算人、车辆、事物以及环境的大规模复杂和动态数据，逡逑

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