VANET网络时间同步技术研究及通信终端的研发

发布时间：2020-09-17 19:58

　　近年来,随着全国汽车保有量的快速增长,许多城市的道路承载容量已达到饱和,交通安全、出行效率、环境保护等问题日益突出,交通问题已成为制约经济社会进一步发展的关键性因素。人们希望借助新一代的传感器技术、电子控制技术、数据通信技术和计算机网络技术来改善目前令人堪忧的交通现状,在此大背景下,车联网(Vehicular Ad-hoc Network,VANET)技术成为时下应用技术研究的热点。由于车联网环境的特殊性,例如网络节点的快速移动、网络拓扑结构的变化等特点使得传统的无线通信协议无法满足车联网的实际应用场景和通信需求。对此,IEEE于2013年颁布了车联网通信协议一WAVE(WirelessAccess in Vehicular Environment)协议栈。然而目前市面上尚无成熟的、可装车使用、支持WAVE协议栈的车联网通信终端产品(下文均简称为VANET通信终端)。本文工作的目标是研发支持WAVE协议栈的VANET通信终端。同时由于VANET通信终端之间的网络时间同步是影响VANET网络性能的关键因素。因此本文的另一项工作是分析和研究VANET通信终端间的网络时间同步技术,实现满足WAVE协议规定的精度要求的时间同步算法。本文主要工作概括如下:1)WAVE协议中的多信道协调实际上是通.过时分机制实现的,所以VANET通信终端之间的通信性能主要取决于设备之间的时间同步,本文研究、设计并用Linux-C编程实现了 VANET通信终端之间的时间同步算法,保证并提升了系统的性能;2)根据实际的VANET的功能需求,从整体上设计了 VANET通信终端,并研发出了符合要求的VANET通信终端。主要的研发工作集中在802.11p射频模块的调试和移植,以及嵌入式Ubuntu+QT用户图形界面的设计与实现;3)在已研发的VANET通信终端上进行以下几项实验:射频模块的安装调试及数据收发测试、时间同步算法应用在VANET通信终端上的实际性能、系统主要部件的功能测试和用户图形界面的操作体验测试。
【学位单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U495;U463.67
【部分图文】：

总体结构,自顶向下,对应关系

自顶向下主要包括ＳＡＥ邋Ｊ２７３５标准、ＩＥＥＥ邋１６０９系列协议和ＩＥＥＥ逡逑８０２．１１ｐ协议，每个协议对应ＯＳＩ模型的一个或几个层级，ＷＡＶＥ协议的总逡逑体结构、和其与ＯＳＩ模型的对应关系如图２．邋１所示。逡逑ＯＳＩ逡逑Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ逦ＷＡＶＥ逦Ｍｏｄｅｌ逡逑Ｍｏｄｅｌ逦一逦逦邋逦逡逑Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，邋Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ逡逑Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ，逦Ｐｒｏｇｒａｍ邋＆邋ＤＳＲＣ逦Ｕｐｐｅｒ邋Ｌａｙｅｒｓ邋＿？？邋？逡逑Ｓｅｓｓｉｏｎ逦逦逡逑ＴｒａＰＳＰ0ｒｔ邋■邋ＩＥＥＥ邋１６０９．１逦Ｓｅｃｕｒｉｔｙ逡逑Ｎｅｔｗｏｒｋ邋ａｎｄ邋１６０９．３逦Ｓｅｒｖｉｃｅｓ逦Ｓｅｒｖｉｃｅｓ逡逑ＩＥＥＥ邋８０２，２逦ＬＬＣ逦Ｓｕｂｌａｙｅｒ逡逑Ｄａｔａ邋Ｌｉｎｋ逦——逦逦逡逑ＩＥＥＥ邋１６０９．４，逦ＭＡＣ逦Ｓｕｂｌａｙｅｒ逦逡逑逦邋ＪＥＥＥ＿８０＿２Ｊ１＿＿＿＿逦

安全服务,自顶向下

模式图,信道,模式,消息

ｉｎｉｎｉｏｉｎｔｄｉｏｉｒｉｔｏ逡逑＇逦图２．邋４信道分配逡逑Ｆｉｇ邋２．４邋Ｃｈａｎｎｅｌ邋Ａｌｌｏｃａｔｉｏｎ逡逑ＷＡＶＥ协议将信道划分为控制信道和服务信道的最主要目的是提高信逡逑道的专用性和消息传输的实时性，尤其是控制信道能大大提高安全消息和控逡逑制消息的传输实时性，也能有效避免其他服务消息的干扰。多信道操作能降逡逑低重要消息的传输延时，确保这些安全消息能及时传输，发挥重要作用。多逡逑信道非常适合车联网的应用场景，也是ＷＡＶＥ协议的一大特色。逡逑２．２．２多信道切换逡逑既然划分出了多个信道，不同的消息在专有的信道上传输，那么必然就逡逑存在设备工作时在多个信道之间的切换问题，这就需要有专门的信道切换机逡逑制来完成信道切换和多个信道之间的协调。ｆｆｉＥＥ邋１６０９．４协议中对信道协调逡逑和多信道切换做了明确的规定，图２．邋５展示了协议中规定的几种典型的信逡逑道切换模式。图中展示了４种典型的信道切换模式：连续模式、交替切换模逡逑式、ＳＣＨ立即接入模式和ＳＣＨ扩展接入模式［２５］。逡逑连续模式下

【参考文献】