车载自组网中高效数据分发算法设计
发布时间：2020-10-24 11:56
车载自组织网络(Vehicular Ad-hoc Networks,VANETs)为传统移动自组织网络在交通道路方面的应用,是智能交通系统(Intelligent Transportation Systems,ITS)的重要组成部分。由于车辆的高速移动导致了 VANETs网络的拓扑变化较快,路径寿命较短,容易导致短距离通信的高迁移率。此外,路边单元覆盖范围有限,无线信道数据分发中会有损耗,导致VANETs的数据分发面临严峻考验。VANETs中,车辆与车辆间可以通过协作进行数据的转发,从而减轻RSU路边单元(RSU,Road Side Unit)负载。因此,设计有效的RSU数据分发算法,从而提高车辆与路边基础设施的数据分发效率是一个值得深入研究的热点问题。本文围绕如何提高VANET数据效率问题,综合考虑各种因素,采用中继协作技术提出了如下数据分发机制:(1)本文提出了一种VAIC(V2V and I2V Cooperation)算法。.由于RSU采用多播进行数据分发,位于其覆盖范围内的车辆可以接收到RSU多播的信息。当RSU多播的数据条目无法满足车辆需求时,通过RSU的协调调度,车辆与车辆之间进行数据的转发。本算法的过程主要包括两个阶段:在第一阶段,RSU综合考虑覆盖范围内的车辆请求情况,多播请求数据,第二阶段,RSU调度合适的车辆进行车辆间的转发,综合考虑两阶段的数据分发,选择最优数据分发方式。通过仿真结果表明,本文所提出的算法与传统的先到先服务算法(FCFS,First Come First Served)及车辆请求数据条目最多最先发送算法(MRF,Most Requested First)相比较,能够有效的提高车辆请求被服务的比例。(2)本文提出一种基于多普勒频移的中继选择算法,由于VANETs拓扑结构变化较快,车辆与路边单元之间的链接频繁断开,位于RSU覆盖范围之外的车辆由于信道质量太差而无法直接与路边单元通信,使得数据的分发效率降低。本算法综合考虑了多普勒频移,车辆请求的信息量大小以及信道增益,通过协作中继的判定,选择最佳中继车辆,实现车辆与车辆间通信的数据转发。并与直接通信算法和基于车辆距离(最近距离)算法相比较,实验结果表明,本文所提出的的算法有效的降低了车辆请求的服务时间,增加了车辆请求被服务的比例,有效的提高了数据分发的效率。
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.5;U463.6
【部分图文】：
研究成果主要集中在对路由协议［１２］［１３］［１４］、ＭＡＣ协议的研宄和改进，但是对于网络安??全，传输控制协议，流量控制等的研究还不是很多。??如图１－１所示为ＶＡＮＥＴ的网络模型示意图。车载自组织网络基本通信构成指在一??定通信范围内，车辆之间进行数据的交换，如相互交换车速、行驶方向、位置等。??车辆与路边单元也可以直接进行数据的交换。ＶＡＮＥＴｓ中主要通信模式为Ｉ２Ｖ和Ｖ２Ｖ??两种模式。车辆与路边单元之间的通信指通过车辆携带的车载单元，接受路边单元??广播的数据。此外车辆之间可以通过单跳或者多跳的方式进行数据交换。??在车载自组织网络中，车辆可以和路边单元进行数据交换，从而获得服务信息??和娱乐信息等所需要的数据，此外车辆与车辆之间也可以进行数据的传递。当前随??着全球定位系统在车辆上的应用，对于ＧＰＳ和车载自组织网络的研究也产生了很多相??关的应用［１５］［１６］［１７］。??１．２．?２车载自组织网络的特点??车载自组织网络作为移动自组织网络（Ｍｏｂｉｌｅ?Ａｄ－ｈｏｃ?Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，?ＭＡＮＥＴＳ）的??一种，与其相似，不但具备一般的移动自组织网络共性，同时具备一般的移动自组??织网络不具有的特殊性。正是由于这些特点的存在导致车载自组织网络数据分发的??３??
信协议进行了大规模的研究，目前形成了一些通用的车载通信协议。比如：??ＩＥＥＥ８０２．?ｌｉｐ?和ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ?Ｓｈｏｒｔ?Ｒａｎｇｅ?Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，?ＤＳＲＣ）。??下图１－２为美国通信委员会在ＩＥＥＥ８０２．１１［２１］通信进行扩展研宄出的更实用于车载??自组织网络通信的ＩＥＥＥ?８０２．１?ｌｐ通信协议，ＩＥＥＥ?８０２．１?ｌｐ通信协议由１０个ＭＨｚ的信道??组成，工作频段在５．９?ＧＨｚ的免费频段上。并且采用ＯＦＤＭ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－??ｄｉｖｉｓｉｏｎ?ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，?正交频分复用）?技术。十个信道中?１７８?信道是?ＣＣＨ（ｃｏｎｔｒｏｌ??ｃｈａｎｎｅｌ，控制信道），主要用作安全通信。其余信道为服务信道（ＳＣＨ，ｓｅｒｖｉｃｅ??ｃｈａｎｎｅｌ）。ＩＥＥＥ?８０２．１１ｐ标准通信协议相比于以前的通信协议具有以下优势：??ＩＥＥＥ８０２．１１ｐ具有两倍的间隔，有效的抑制了多路径传输引起的码间干扰。??ＩＥＥＥ８０２．１１ｐ具有严格的频谱控制，对于多播性能的提高，减少频谱的控制具有一定??的作用。此外，ＩＥＥＥ８０２．１１ｐ物理层的参数为ＩＥＥＥ８０２．１１ａ的两倍，降低了带宽，并??对多普勒散射效应具有一定的抑制作用。ＤＳＲＣ［２２］［２３］主要工作的频率
Ｖｅｈｉｃｌｅ，?ＲＶ）与需要通信的车辆进行通信。协作中继［４３］＿［４５］通信指在车辆与路边单??元之间选择一个或者多个车辆作为节点，对数据进行的一次或者多次的转发。即无??线信号要经过多跳才能到达车辆。车载通信的协作如图２－１所示，图中在路边基础设??施覆盖范围内车辆能够通过Ｉ２Ｖ方式与其直接通信，而不在通信范围内的车辆无法与??路边基础设施直接通信，其他的车辆通过Ｖ２Ｖ信道，与在路边范围的车辆进行通信，??通过中继车辆将路边基础设施的信息转发给源车辆。??雜交ａ?？ａａｔ？??Ｓ穩，画??＼?￥费宽耱奇，ｙ?＼?＇??ＷＡ?ｐ￣￣＾?；??Ｄ＾Ｄ?—??图２－１车载自组织网络中继通信模型??本文第四章中，提出了一种基于多普勒频移的选择中继算法。基于多普勒频移??的选择中继算法是一种分布式中继选择算法。在此对本文设计到的中继选择的相关??内容进行介绍。??目前在车载自组织网中，中继转发技术己经得到了广泛的应用。在中继转发的??运用中，如何选择车辆作为中继节点，选择那些车辆进行中继合作是当前面对的问??题。选择中继车辆的标准是
【参考文献】
本文编号：2854430
【学位单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.5;U463.6
【部分图文】：
研究成果主要集中在对路由协议［１２］［１３］［１４］、ＭＡＣ协议的研宄和改进，但是对于网络安??全，传输控制协议，流量控制等的研究还不是很多。??如图１－１所示为ＶＡＮＥＴ的网络模型示意图。车载自组织网络基本通信构成指在一??定通信范围内，车辆之间进行数据的交换，如相互交换车速、行驶方向、位置等。??车辆与路边单元也可以直接进行数据的交换。ＶＡＮＥＴｓ中主要通信模式为Ｉ２Ｖ和Ｖ２Ｖ??两种模式。车辆与路边单元之间的通信指通过车辆携带的车载单元，接受路边单元??广播的数据。此外车辆之间可以通过单跳或者多跳的方式进行数据交换。??在车载自组织网络中，车辆可以和路边单元进行数据交换，从而获得服务信息??和娱乐信息等所需要的数据，此外车辆与车辆之间也可以进行数据的传递。当前随??着全球定位系统在车辆上的应用，对于ＧＰＳ和车载自组织网络的研究也产生了很多相??关的应用［１５］［１６］［１７］。??１．２．?２车载自组织网络的特点??车载自组织网络作为移动自组织网络（Ｍｏｂｉｌｅ?Ａｄ－ｈｏｃ?Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，?ＭＡＮＥＴＳ）的??一种，与其相似，不但具备一般的移动自组织网络共性，同时具备一般的移动自组??织网络不具有的特殊性。正是由于这些特点的存在导致车载自组织网络数据分发的??３??
信协议进行了大规模的研究，目前形成了一些通用的车载通信协议。比如：??ＩＥＥＥ８０２．?ｌｉｐ?和ＤＳＲＣ（Ｄｅｄｉｃａｔｅｄ?Ｓｈｏｒｔ?Ｒａｎｇｅ?Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，?ＤＳＲＣ）。??下图１－２为美国通信委员会在ＩＥＥＥ８０２．１１［２１］通信进行扩展研宄出的更实用于车载??自组织网络通信的ＩＥＥＥ?８０２．１?ｌｐ通信协议，ＩＥＥＥ?８０２．１?ｌｐ通信协议由１０个ＭＨｚ的信道??组成，工作频段在５．９?ＧＨｚ的免费频段上。并且采用ＯＦＤＭ（ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ?ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ－??ｄｉｖｉｓｉｏｎ?ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ，?正交频分复用）?技术。十个信道中?１７８?信道是?ＣＣＨ（ｃｏｎｔｒｏｌ??ｃｈａｎｎｅｌ，控制信道），主要用作安全通信。其余信道为服务信道（ＳＣＨ，ｓｅｒｖｉｃｅ??ｃｈａｎｎｅｌ）。ＩＥＥＥ?８０２．１１ｐ标准通信协议相比于以前的通信协议具有以下优势：??ＩＥＥＥ８０２．１１ｐ具有两倍的间隔，有效的抑制了多路径传输引起的码间干扰。??ＩＥＥＥ８０２．１１ｐ具有严格的频谱控制，对于多播性能的提高，减少频谱的控制具有一定??的作用。此外，ＩＥＥＥ８０２．１１ｐ物理层的参数为ＩＥＥＥ８０２．１１ａ的两倍，降低了带宽，并??对多普勒散射效应具有一定的抑制作用。ＤＳＲＣ［２２］［２３］主要工作的频率
Ｖｅｈｉｃｌｅ，?ＲＶ）与需要通信的车辆进行通信。协作中继［４３］＿［４５］通信指在车辆与路边单??元之间选择一个或者多个车辆作为节点，对数据进行的一次或者多次的转发。即无??线信号要经过多跳才能到达车辆。车载通信的协作如图２－１所示，图中在路边基础设??施覆盖范围内车辆能够通过Ｉ２Ｖ方式与其直接通信，而不在通信范围内的车辆无法与??路边基础设施直接通信，其他的车辆通过Ｖ２Ｖ信道，与在路边范围的车辆进行通信，??通过中继车辆将路边基础设施的信息转发给源车辆。??雜交ａ?？ａａｔ？??Ｓ穩，画??＼?￥费宽耱奇，ｙ?＼?＇??ＷＡ?ｐ￣￣＾?；??Ｄ＾Ｄ?—??图２－１车载自组织网络中继通信模型??本文第四章中，提出了一种基于多普勒频移的选择中继算法。基于多普勒频移??的选择中继算法是一种分布式中继选择算法。在此对本文设计到的中继选择的相关??内容进行介绍。??目前在车载自组织网中，中继转发技术己经得到了广泛的应用。在中继转发的??运用中，如何选择车辆作为中继节点，选择那些车辆进行中继合作是当前面对的问??题。选择中继车辆的标准是
【参考文献】
相关期刊论文 前3条
1 马忠义;;无线通信中传输干扰源的防御措施[J];信息通信;2013年02期
2 刘洋;邱天爽;;一种基于多循环频率的韧性时延与多普勒频移联合估计算法[J];电子学报;2011年10期
3 代延村;李宇;常树龙;刘亚南;;高速移动条件下的多普勒频移估计与校正[J];现代电子技术;2011年20期
相关硕士学位论文 前3条
1 王春萌;VANETs中V2V多跳广播的研究[D];哈尔滨工业大学;2016年
2 孟玉如;VANETs网络拓扑结构特征研究[D];西北师范大学;2016年
3 唐思腾;网络编码协作中继通信系统资源分配的研究[D];贵州大学;2015年
本文编号：2854430
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