车联网中数据传输关键技术研究

发布时间：2020-08-04 21:36

【摘要】：随着汽车工业和物联网技术的快速发展,VANET作为物联网技术在汽车领域的一个重要应用,因在交通优化、交通管理、交通事故避免和自动驾驶等方面的优势而受到了学术界和工业界的广泛关注。改善或者设计合适的数据传输协议是VANET目前的研究重点,影响着VANET的全面发展。数据信息的广播是VANET中数据传输的一个重要方式。然而由于网络拓扑变化快、通信链路不稳定、消息QoS要求高等使得数据信息的广播多存在广播风暴、丢包率高、时延较大、网络冗余等问题。另外为了提高网络的通信性能,可以通过将网络进行分簇来实现车辆间的稳定通信、减少信道竞争、简化路由路径、优化资源分配等。但对网络分簇也会由于VANET复杂的网络特性导致簇的稳定性差、维持开销大等问题。针对现有广播算法和分簇算法存在的不足之处,本文提出了基于QoS要求的广播算法和基于路口的分簇算法。VANET中有多种类型的数据信息,不同类型的数据信息对传输的时延和可靠性要求不同。紧急性的安全信息对时延和可靠性要求较高,音频视频等实时通信信息对时延要求高但可靠性要求一般,文件传输信息或重要状态信息的可靠性要求高但时延要求一般,一些娱乐型应用消息的时延和可靠性要求都不高。针对VANET中不同类型数据信息的QoS要求不同,本文提出了基于QoS要求的广播算法。算法在广播路由节点选择时考虑链路质量、相对距离和运动方向使得信息传输的可靠性得到提高。同时此算法还根据数据信息的不同QoS要求动态调整算法,使得数据信息对传输的时延和可靠性达到高的满意度。VANET中因网络拓扑变化快、通信链路不稳定、信道竞争严重,导致数据传输丢包率高时延大,通过将网络分簇可以提高车辆间通信的稳定性、减少信道资源的竞争、优化资源分配、简化路由路径。但现有分簇算法都存在应用场景单一、簇稳定性差、网络信息冗余等问题。针对车辆在路口簇稳定性差,维持开销大的现象,本文提出了基于路口的分簇算法,路口内和路口外采用不同的分簇方法。路口外根据车辆的相对速度和相对距离进行分簇,将运动相似性较高的车辆分为一个簇。路口内根据车辆的转向进行分簇,将同转向的车辆分为一个簇,避免了车辆在路口因变向而导致簇的分离。该算法根据不同的网络场景采用不同的分簇方法,能够更好地适应复杂的网络场景,簇的稳定性也得到了很好的提高。最后本文结合网络仿真和交通仿真搭建了VANET系统级网络仿真平台,并验证了基于QoS要求的广播算法和基于路口的分簇算法的有效性。仿真结果表明基于QoS要求的广播算法相比于其他广播算法在时延和可靠性的满意度方面具有较好的表现。基于路口的分簇算法相比于其他分簇算法在簇的稳定性方面更优,适用的场景更加多样化。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U495
【图文】：

均匀分布,曼哈顿,方格

3.4.2 仿真场景分析仿真场景我们采用城市街道场景，由直行街道和十字路口组成。如图3 6(a)我们用一个 3*3 的曼哈顿方格表示城市街道场景，具体的道路和路口信息可见图3 6(b)右边的SUMO 细节场景图。具体的仿真参数如表3 3所示。曼哈顿方格单个街道是长 800 米的双向双车道。车辆是随机分布在道路上的, 速度是服从m s m s的均匀分布。Nakagami分布的衰落因子是 2。信号的接收灵敏度取dBm。为了观察 QBA 算法与车辆密度之间的关系，这里车辆的数量在之间变化，VANET 中车辆密度的变化代表了网络节点密度的变化。我们假设所有车辆的通信半径都是一样的m，每辆车每隔 1 秒发送一次 beacon 消息，消息中包含了车辆的速度、位置和方向等信息。— 32 —

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