基于VANET与LTE的异构车联网网络选择与切换算法研究

发布时间：2017-12-12 09:25

  本文关键词：基于VANET与LTE的异构车联网网络选择与切换算法研究

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【摘要】：异构车联网技术是车用网络发展的必然趋势,其是多种无线通信技术在车载环境中的融合运用,一方面,汽车用户能够在驾驶过程中随时随地连接互联网,享受多媒体资源与车载服务;另一方面,在保证交通安全的前提下,大幅度地提高出行效率,为社会民生带来福利。在异构网络技术研究进程中不可避免地涉及到网络切换的研究,网络切换算法的优劣直接关系到网络的整体性能。车载自组网技术(Vehicular Ad-Hoc Networks,VANET)为车间通信提供接入标准,近年来受到广泛关注,而LTE技术是第四代移动通信系统中的关键技术,在车联网中具有广阔的应用前景。因此,本文针对由VANET与LTE构成的异构车联网的网络选择与切换技术进行研究分析。本文首先针对车载环境中车辆分布不均匀且具有随机性,导致异构车联网中负载失衡的问题,提出一种基于负载均衡的网络选择方法(Load Balancing Based Network Selection method,LBNS)用于为初始入网的车辆接入合适的网络。异构车联网中负载指标的选取需考虑多种不同接入网络间的公平对比,因此,本文从网络底层资源利用状况出发,将基站物理资源块的利用率作为LTE的网络负载,将信道状况作为VANET的负载。然后采用负载均衡方法,选择能使负载均衡指数最大的网络接入。在VANET最佳信道评估中,还兼顾车辆节点的运动属性,最大程度上使得运动属性相似的车辆节点加入相同的VANET信道,以维持VANET通信链路的稳定性。然后针对异构车联网中车辆移动速度快且动态变化,引起的频繁网络切换问题,提出一种基于网络驻留时间的网络切换算法(Residence TimeBased Network Handover Algorithm,RTNH)。RTNH首先对车辆运动进行预测,估计其在当前LTE基站覆盖范围下的驻留时间,并根据此时间对车辆节点进行狭移动与广移动的划分。狭移动车辆能够获得较为稳定的LTE网络性能,因此利用LBNS方法考虑该LTE基站与VANET之间的切换策略,而广移动车辆频繁进出多个LTE基站覆盖范围,因此利用一种分优先级的多属性决策方法考虑多LTE基站与VANET之间的网络切换。最后利用SUMO与NS-3仿真软件对本文提出的RTNH方法与基于接收信号强度的切换算法、基于传统多属性决策算法及基于贝叶斯决策的切换算法进行实验对比分析。从实验结果可知,在不同车辆数量与不同车辆速度两种仿真场景中,RTNH方法均展现出较好的网络性能与较少的切换次数,极大地提升了网络切换的稳定性与效率。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5;U495

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本文编号：1281997