基于LTE-Advanced的车联网中资源分配算法研究及应用平台搭建

发布时间：2017-04-13 21:29

  本文关键词：基于LTE-Advanced的车联网中资源分配算法研究及应用平台搭建，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：作为一种面向服务的网络,车联网解决了车与车、车与路边基础设施以及车与人的实时信息共享,极大地方便人们的日常生活。之前车联网被人们最为广泛接受的组网方式为基于美国电气和电子工程协会(Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) 802.11p的网络架构,但存在着投资成本大、带宽受限以及易引起广播风暴等弊端。随着移动通信技术的快速发展,研究者又提出了基于下一代无线通信网络长期演进升级版(Long Term Evolution Advanced, LTE-Advanced)的车联网,具有投资成本小、运营成本低、传输速率高等特点,成为未来车联网实际部署的有效解决方案之一基于移动通信的车联网存在很多优点,但是其在具体实现的过程中仍然面临着一系列挑战。从接入层方面,车联网中的用户移动速度较快,无线传输环境恶劣,信道状态实时变化,需要解决复杂通信环境下的业务服务质量(Quality of Service, QoS)保障问题。从应用层方面,基于车联网的应用平台能够为用户提供安全驾驶、智能导航以及互联网接入服务,也是现在业界关注的热点。本文将分别针对上述两个方面展开研究,主要工作如下：第一,在基于LTE-Advanced的车联网中提出了一种能效优化的分布式联合资源分配算法。首先,分析LTE-Advanced分层异构网络车联网场景中的无线信道环境对资源分配带来的挑战。其次,以最大化能量效率为目标,基于Q学习算法对资源分配问题进行建模,将资源块的分配作为Q学习的动作集合,并设计一种二分功率自适应算法,在已知资源块分配情况下获得最优的功率分配策略,并将功率分配结果作为即时回报值返回,通过不断学习,最终形成最优的联合资源分配策略。仿真结果表明,所提算法可以较好地适应车联网快速时变的无线信道,并且能够在保证系统频谱效率的同时提升系统的能量效率。第二,本文搭建了一个基于位置信息的车联网应用平台。该平台基于客户端/服务器(Client/Server, C/S)架构,利用MyEclipse及MySQL开发工具,依托JSON数据通信原理,实现了终端应用以及服务器相关功能的开发。首先,对车联网应用平台所需具备的功能进行了详细的需求分析,并对现有车联网应用平台的现状进行了总结。其次,从缓解交通和方便用户出行的角度,搭建了相应的应用平台,以实现车联网的两个基本功能,即堵车信息发布与查询、周边信息获取与推荐。本文所设计的应用平台以位置信息为中心,通过车与车、车与路边基础设施以及车与人之间的信息交互,能够实现车联网最基本的两个功能；同时所开发的平台具有较好的可移植性和扩展性,这也可以为未来开发功能更完善的基于移动通信的车联网应用平台提供一定的参考。
【关键词】：车联网 资源分配 应用平台 Q学习 能量效率
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U495;TN929.5;TP391.44
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 研究背景与意义13-14
• 1.2 车联网发展概述14-18
• 1.3 论文研究内容与章节安排18-20
• 第二章 车联网资源管理及应用平台研究现状20-29
• 2.1 车联网的组网方式20-23
• 2.1.1 基于IEEE 802.11p的车联网架构21
• 2.1.2 基于无线蜂窝网的车联网架构21-23
• 2.2 基于LTE-Advanced的车联网资源管理研究现状23-26
• 2.2.1 频谱分配23
• 2.2.2 功率分配23-25
• 2.2.3 干扰管理25-26
• 2.3 基于车联网的应用平台26-28
• 2.3.1 应用平台需求分析26-28
• 2.3.2 现有应用平台概述28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 车联网场景下基于Q学习的联合资源分配算法29-45
• 3.1 引言29-30
• 3.2 系统模型30-34
• 3.2.1 网络场景30-32
• 3.2.2 问题建模32-34
• 3.3 基于Q学习的联合资源分配算法34-39
• 3.3.1 联合资源分配算法35-37
• 3.3.2 功率自适应算法37-39
• 3.4 仿真及性能分析39-44
• 3.4.1 仿真场景及参数39
• 3.4.2 仿真结果分析39-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 基于位置信息的车联网应用平台设计实现45-65
• 4.1 引言45
• 4.2 车联网应用平台架构45-52
• 4.2.1 功能概述与整体架构45-46
• 4.2.2 Android终端46-47
• 4.2.3 服务器平台47-52
• 4.3 堵车信息发布及查询功能52-58
• 4.3.1 功能概述与方案设计52
• 4.3.2 基于百度地图API的定位实现52-55
• 4.3.3 堵车信息的上传与查询55-58
• 4.4 周边信息查询功能58-64
• 4.4.1 功能概述与方案设计58
• 4.4.2 周边信息查询入口58-62
• 4.4.3 JSON数据的存储与通信62-64
• 4.5 本章小结64-65
• 第五章 总结与展望65-67
• 5.1 全文工作总结65
• 5.2 下一步的工作65-67
• 参考文献67-71
• 附录71-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文目录76

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