车辆自组织网络路侧中继节点部署与高能效调度性能分析研究

发布时间：2020-07-30 21:18

【摘要】：车辆自组织网络是一种专用于汽车通信领域的移动自组织网络,近年来由于交通问题、环境污染问题等受到极大的关注。车辆自组织网络由安装有车载单元(Onboard Unit, OBU)的车辆和部署在路边的路侧单元(Roadside Unit, RSU)组成,可以为来往车辆提供安全性应用及功能性应用。本论文针对车辆自组织网络路侧单元部署中的能效问题展开研究,对郊外高速公路场景下路边中继单元(Relay Point, RP)部署的能量效率和信息传递时延进行了深入分析。首先,论文简要介绍了车辆自组织网络的网络结构、网络特征和网络应用以及车辆自组织网络的研究现状和研究方向,并对车辆自组织网络的连通性问题进行了分析。在此基础上,提出了一种新的路侧单元部署模型,在郊外高速公路场景下的两个相邻RSU之间均匀部署一些简单、低成本的RP单元,作为车辆与车辆(vehicle-to-vehicle, V2V)通信的中继节点,以提高网络的连通性。然后,论文针对所提出的RP单元均匀部署模型,研究了RP单元的能量效率问题,通过对车辆分簇情况和各个子路段连通情况的分析,建立了一个数学分析模型,用于分析RP单元的能量效率,并通过仿真实验结果验证了所建立的能效分析模型的准确性。同时得出在车辆的通信半径一定的情况下,网络的能量效率随着车辆到达率的增大而增大；在车辆到达率一定的情况,网络的能量效率随着车辆节点的通信半径增大而增大等基本结论。最后,论文针对提出的RP单元均匀部署模型,研究了两个RSU之间的信息传递时延问题,并建立了一个数学模型来分析此传递时延。在建立数学模型时,首先通过对道路中车辆的分簇情况和信息传递过程中经历的两种不同信息传递过程的分析,分别求解得到车辆行驶过程中分簇前端车辆的移动速度和分簇尾端车辆节点的移动速度的平均值,再结合车辆节点连通性的分析,得到信息在两个过程中所消耗的传递时延。然后,考虑在一个较长路段中引入RP单元后的分簇情况以及信息传递的过程,求解得到信息传递过程中的总传递时延。通过仿真实验结果验证了所建立的延时分析模型的准确性。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN929.5;U495
【图文】：

引入能够很大程度缓解车载网络拓扑的分割特性。在车辆自组织网络中，通信方式一般逡逑可Ｗ分为车辆与车辆直接通信（Ｖｅｈｉｃｌｅ化Ｖｅｈｉｃｌｅ邋Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，Ｖ２Ｖ）和车辆与路侧单逡逑兀间通信（Ｖｅｈｉｃｌｅｄ民ｏａｄ邋Ｓｉｄｅ邋Ｕｎｉｔ邋Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，Ｖ２Ｒ）这两种通信模式巧，如图１．２逡逑所示。逡逑？、、丰．’１域。＾逡逑交ｆ逦＼邋‘格碱逡逑}B＾邋－丰单灥逡逑图１．２车辆自组织通信方式示意图逡逑鉴于目前移动互联网的高速发展，各种移动高性能智能终端的出现使得人们对于逡逑车辆自组织网络的认识从Ｗ往单纯的道路交通系统的应用巧展到了高速互联网连接、逡逑高清视频通信、汽车自动驾驶等方面。在２０１４年的ＣＥＳ国际电子科技展上，智能汽车逡逑成为了热点，宝马、奥迪等公司提出了通过长期演进（ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖａｌｕａｔｉｏｎ，ＬＴＥ）技术逡逑解决方案作为车辆自组织网络通信的联网方案，此方案通过目前城市中广泛部署的逡逑１＾６网络，车辆可＾随时随地连接上高速的移动互联网网络，并且可（＾像控制电脑一逡逑样控制道路中行驶的汽车。通过车内的智能电脑，用户可［＾下载汽车厂商和开源社区提逡逑供的各种应用，可随时查看天气信息，最新路况，实时新闻播报，欣赏音乐，甚至逡逑在线收看氋清视频

传统的移动自组织网络并不需要固定的基础设施用于通信和传输信息，车辆自组逡逑织网络在某种程度上也采用了这种自组织通信方式。根掘不同的网络狙织模式，车辆逡逑自组织网络的网络结构大致可Ｗ分为Ｈ种类型【８］，如图２．１所示：逡逑１．

逦巧）柏忧）ｃ逦似邋Ｈ＾ｓｒｉｄ逡逑图２．邋１车辆自组织网络网络结构逡逑在上述Ｈ种网络结构中，蜂窝或者无线局域网结构具有传统的架构优势与技术积逡逑累。但是，由于车辆节点的移动速度快，需要传输的数据量一般相对较大，对于基站和逡逑ＷＬＡＮ节点的吞吐量要求高，负载大。就目前的ＬＴＥ技术而言，还难Ｗ实现这种单纯逡逑的蜂窝／无线局域网结构在车辆自姐织网络中实际工程应用。对于单纯的自组织网络结逡逑构，由于车辆的移动速度快、网络拓朴变化快等原因导致网络链路不稳定，在车辆较为逡逑稀疏的场景下无法提供稳定的网络连接，从而导致信息传输不通畅、通信时延过大等问逡逑题，因此目前还不适合构建可应用的车辆自组织网络。而混合型的网络结构则结合了这逡逑两者的优点，具有较高的可扩展性和鲁棒性，获得了学术界的广泛关注和研巧，成为逡逑目前车辆自组织网络所采用的主要网络拓扑结构。逡逑２．２．２网络特征逡逑车辆自组织网络中的车辆节点不但作为通信网络中的客户端节点

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本文编号：2776094