VANET中基于广播的MAC层性能研究

发布时间：2020-03-23 03:44

【摘要】：随着人们生活水平的逐步提高和对美好生活的追求,能够带来便利的汽车逐步走进各个家庭,并日益占据重要地位,但交通拥堵的状况和交通事故的频发问题也随之而来。提高道路交通的安全和效率,有效减轻交通堵塞,以及能够实现车载娱乐等成为了当下智能交通系统关注的重点。为此开发的车载自组网(Vehicular Ad hoc Network,VANET)技术通过车辆之间的信息传输或是车辆与路边设施的之间的传输来实现多种信息流尤其是安全信息的广播和通信,从而缓解上述道路交通问题。本文的重点在于VANET中基于广播的媒体接入控制(Media Access Control,MAC)协议,并对其性能进行理论和仿真研究。主要的工作包括以下三个方面:1.本文对VANET中基于广播的两种接入模式,即随机接入模式和基于分簇的接入模式进行研究和分析。通过将车辆产生数据包进入信道建模为一个具有无限传输缓冲区的M/G/1队列的方式,对两种接入模式分别进行建模,并推导出用于数据包到达率和系统时延两个参数用于评估系统的性能。通过建模分析的方式更加直接的找到影响系统性能的原因。2.本文提出了一种基于节点密度的阈值分析算法,该算法通过对两种接入模式下的数据包到达率和系统时延分别进行归一化,并用加权的方式将归一化后的结果相结合。通过两条曲线的交点得到对应的密度作为阈值,并以此作为随机接入模式与基于分簇的接入模式的切换点。由于随机接入模式在道路车辆低密度时性能良好,随着密度的增加而性能急剧下降。但基于分簇的接入模式在密度较低时时延过大,更适于车辆密度较高的场景。因此通过该算法的结果得到随机接入模式随着车辆密度的增加而切换到基于分簇的接入模式的密度阈值,能够以更小的开销来保持系统性能,具有实际应用的意义。3.本文利用NS-3仿真平台对两种接入模式分别进行仿真,并设置了不同参数组,以更多场景去验证模型建立的正确性。仿真结果表明,两种接入模式下的数据包达到率均随着道路车辆密度的增加而降低,系统时延则随着密度的增大而增加,且其降低或增加的幅度与模型结果大体相同,从而验证了模型的建立过程。同时,通过仿真结果及模型结果,也证明了随机接入模式中传输范围内的直接碰撞不是导致数据包丢失的主要原因,导致系统性能下降的主要原因在于周围隐藏终端的影响,这也作为通过分簇方式来避免隐藏终端影响,从而能够提升系统性能的基础。
【图文】：

更小的时隙，车辆节点即在被分派到自己的时隙中进行信息数据的传输。因此逡逑车辆在传输数据的过程中不存在竞争，只要在被分配的时问段内完成自己的数逡逑据传输工作即可。如图２－１即为一种车辆按时隙分配进行数椐传输的示意图。图逡逑中对时隙的分配是以车辆行驶方向为依据按位置顺序依次分配，，也就是说在每逡逑－个T隙内，时隙分配的顺序与车辆在行驶方向上的前后顺序？致。逡逑行驶方向逡逑逦？逡逑ｎ0Ｊ邋ＨＴＴＰ逦ＯＯＰ逦ＯＱＤ逡逑ＤＣ逦Ｂ逦Ａ逡逑时间逡逑逦？逡逑ＡＢＣＤ逦Ａ邋Ｂ邋Ｃ邋Ｄ逡逑时间帧逦时Ｎ帧逡逑图２－１邋ＴＤＭＡ中以位置顺序为依据分配时隙示意图逡逑ＴＤＭＡ中最主要的问题是在维护资源分配时所需的开销比较大，因此并不逡逑是很适合应用于车载自组网中。车载自组网中传输的信息类型以安全消息最为逡逑重要，而这类安全信息为保证驾驶人员能够及时应对突发事件对传输时延有着逡逑严格的要求。但在时分多址的时间巾贞的划分中，每一个时间巾贞的长度有限，而逡逑７逡逑

是文本中进行性能分析和建模的主要协议对象，因此本节中将对ＤＳＲＣ协议进逡逑行较为详尽的介绍。逡逑首先在ＤＳＲＣ系统中，如图２－２所示主要包括了三部分，分别是前文中介逡逑绍的ＯＵＢ、ＲＳＵ和专用通信链路［２２］。逡逑ｆｏ）逡逑Ａ逡逑逦ｎ—＾ｎ邋＾逡逑Ｉ逡逑Ｖ２Ｖ邋通信逦，逡逑图２－２邋ＤＳＲＣ通信系统逡逑１．
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U463.67;U495;TN929.5

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本文编号：2596122