车联网MAC层关键技术研究

发布时间：2017-04-11 07:18

  本文关键词：车联网MAC层关键技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：车联网是车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Network,VANET)的简称,是一种应用于交通领域的无线自组织网络(Ad Hoc Network)。美国电气与电子工程师协会(IEEE:Institute of Electrical and Electronics Engineers)成立了专门的无线接入技术标准小组,制定了应用于车联网环境的WAVE(Wireless Access for Vehicular Environments)协议簇。它主要由IEEE 802.11p以及IEEE 1609系列协议组成。本文重点研究WAVE协议簇中的IEEE 802.11p协议,首先研究其单播协议性能分析模型,然后针对控制信道上周期性广播的性能缺陷提出改进的方法,之后对车联网的分簇算法进行了研究和探讨。主要研究内容如下:1.研究了基于IEEE 802.11p的车联网单播协议的MAC层性能分析模型。主要分为两个部分第一部分为二进制指数退避算法的节点状态建模,第二部分为系统性能的分析模型。第一部分中分析了现有模型之间的区别。在第二部分中提出了一种准确且易于扩展的性能分析模型,通过NS3仿真证明了理论分析结果的正确性。2.研究了基于IEEE 802.11p的车联网中控制信道上的周期性广播问题。分析固定窗口广播所带来的性能瓶颈,考虑网络中节点密度较大时消息碰撞急剧上升由此导致的投递率显著降低的问题。然后本文分析了一种基于竞争节点数优化最小竞争窗口的方法。在此基础上分析车联网环境的隐藏终端问题,并考虑接入的实时性保证,由此提出一种优化的广播最小竞争窗口的调整算法,并通过NS3仿真比较了算法的性能。3.研究了车联网的分簇算法,分析了WAVE体系下基于IEEE802.11p的车联网协议分簇算法结合多信道操作的可行性。同时在分析已有的分簇算法基础上,考虑车辆的位置、速度、行驶方向与路径,提出了一种结合多信道操作并且连接稳定的车联网分簇算法。通过NS3与SUMO联合搭建仿真平台,对算法进行了仿真实现,验证了算法性能。
【关键词】：802.11p MAC 广播 分簇
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5;TP391.44;U495
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-17
• 1.1 研究背景和意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-15
• 1.2.1 车联网研究的发展历史12
• 1.2.2 车联网研究的主要领域12-14
• 1.2.3 车联网研究的仿真工具14-15
• 1.3 论文内容与结构15-17
• 第2章 WAVE协议栈体系架构17-25
• 2.1 WAVE协议栈体系结构概述17-18
• 2.1.1 WAVE的网络架构17
• 2.1.2 WAVE协议栈的组成17-18
• 2.2 IEEE 1609协议簇18-19
• 2.3 IEEE 802.11p协议19-21
• 2.3.1 IEEE802.11p协议概述19
• 2.3.2 IEEE802.11p物理层19-20
• 2.3.3 IEEE802.11p媒介接入访问控制层20-21
• 2.4 WAVE协议栈的仿真实现21-24
• 2.4.1 NS3仿真软件概述21-23
• 2.4.2 SUMO移动轨迹建模软件介绍23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 车联网单播协议MAC层性能分析模型的研究25-37
• 3.1 基于IEEE802.11p的车联网单播25-26
• 3.2 单播性能分析模型研究现状26-27
• 3.3 二进制指数退避算法的建模27-33
• 3.3.1 基于离散时间马尔科夫链的模型27-29
• 3.3.2 基于连续时间马尔科夫链的模型29-31
• 3.3.3 基于平均窗口大小的模型31
• 3.3.4 模型的分析及基于NS3的仿真31-33
• 3.4 基于发送概率与竞争节点数的系统性能分析模型33-36
• 3.4.1 系统性能分析模型概述33-34
• 3.4.2 系统性能参数推导34-35
• 3.4.3 基于NS3的仿真与分析35-36
• 3.5 本章小结36-37
• 第4章 车联网控制信道广播协议的研究37-53
• 4.1 基于IEEE802.11p的车联网广播37
• 4.2 车联网广播问题研究现状37-38
• 4.3 车联网广播性能参数分析38-39
• 4.4 车联网广播协议的性能仿真39-45
• 4.4.1 车辆数量对车联网广播协议性能的影响40-42
• 4.4.2 数据包长度对车联网广播协议性能的影响42-44
• 4.4.3 隐藏终端对车联网广播协议性能的影响44-45
• 4.5 车联网广播协议的改进方法45-52
• 4.5.1 基于竞争节点数的改进方法45-46
• 4.5.2 优化的基于竞争节点数及考虑发送实时性的改进方法46-49
• 4.5.3 基于NS3的仿真与分析49-52
• 4.6 本章小结52-53
• 第5章 车联网分簇算法的研究53-65
• 5.1 基于IEEE 802.11p的车联网分簇问题53-54
• 5.2 车联网分簇算法的研究现状54-55
• 5.3 车联网分簇方法与多信道操作结合的可行性分析55
• 5.4 一种新颖的车联网分簇算法55-64
• 5.4.1 分簇算法描述55-58
• 5.4.2 基于NS3与SUMO的联合仿真建模58-61
• 5.4.3 基于NS3与SUMO的仿真结果分析比较61-64
• 5.5 本章小结64-65
• 结论65-67
• 参考文献67-70
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单70-71
• 致谢71

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本文编号：298614