车辆自组织网络路侧单元高能效调度机制研究

发布时间：2017-08-18 15:02

  本文关键词：车辆自组织网络路侧单元高能效调度机制研究

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【摘要】：车载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,近年来由于交通安全、环境污染等问题受到了工业界和学术界的极大关注。车载自组织网络由安装有车载单元(On Board Unit, OBU)的车辆和部署在路边的路侧单元(Road Side Unit, RSU)组成,能够为来往车辆提供安全服务和多媒体服务。本论文针对车载自组织网络中路侧单元的节能问题展开研究,考虑了三个不同的道路场景,提出了相应的路侧单元调度方案,以提高路侧单元的能量效率。首先,针对普通道路场景下的延时可容忍业务,论文提出了一种基于最佳位置的调度(Best Position based Scheduling Mechanism, BPSM)机制。该机制根据车辆与路侧单元的距离关系选择最佳的时间点进行通信,以降低路侧单元通信的能量消耗。仿真结果显示,所提出的BPSM调度机制能有效地节约路侧单元能量,提高路侧单元的能量效率。同时,考虑到有限能源的路侧单元在负载过大时会出现能量耗尽而关闭的情况,论文提出了一种阶梯概率调度(Step Probability Scheduler, SPS)机制。该机制通过均衡路侧单元的剩余能量,以延长路侧单元系统的工作时间。仿真结果表明,SPS调度机制对均衡路侧单元的剩余能量有一定的作用。然后,针对偏远地区场景,论文提出了一种简单但高效的基于开关(ON/OFF)调度的路侧单元节能算法。采用该算法,当路侧单元未收到任务请求时,会自主地工作在ON和OFF状态；当路侧单元接收到任务请求时,会延长一个ON状态的时间。为了评估该算法的性能,论文建立了一个数学分析模型来计算路侧单元的请求接收概率和能量效率。仿真结果显示,所建立的数学分析模型基本准确,可以用于分析所提出的路侧单元开关调度算法的性能。同时,所提出的开关调度算法能够有效地提高路侧单元的能量效率。最后,针对城市地区场景,论文提出了一种最小负载路侧单元关闭优先(Least Load Off First, LLOF)调度算法。该算法以牺牲车辆平均服务延时为代价来提高路侧单元的能量效率,通过评估关闭某一路侧单元之后对系统性能的影响来判断是否关闭这路侧单元。由于路侧单元负载的不同,低负载的路侧单元对系统的影响更低,所以该算法从负载最低的路侧单元开始判断,直至判断完所有的路侧单元,最后给出路侧单元的调度结果。仿真结果显示,LLOF调度算法能够有效提高路侧单元系统的能量效率。
【关键词】：车载自组织网络 路侧单元 能量效率
【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
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 缩略词9-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 研究背景和意义10-12
• 1.1.1 研究背景10-12
• 1.1.2 研究意义12
• 1.2 车载自组织网络简介12-19
• 1.2.1 车载自组织网络结构与特点13-14
• 1.2.2 车载自组织网络的应用前景14-16
• 1.2.3 车载自组织网络的研究现状16-17
• 1.2.4 车载自组织网络发展的主要问题17-19
• 1.3 论文的主要工作19-20
• 1.4 论文的章节安排20-22
• 第二章 路侧单元的节能调度机制22-34
• 2.1 引言22
• 2.2 系统模型及问题描述22-25
• 2.2.1 单个路侧单元的节能22-24
• 2.2.2 多个路侧单元的能量均衡24-25
• 2.3 路侧单元调度机制25-29
• 2.3.1 单个路侧单元基于最佳位置的调度机制25-29
• 2.3.2 阶梯概率调度机制29
• 2.4 性能仿真29-32
• 2.4.1 仿真设定30
• 2.4.2 仿真结果30-32
• 2.5 本章小结32-34
• 第三章 基于开关调度的路侧单元节能算法34-46
• 3.1 引言34
• 3.2 系统模型34-35
• 3.3 基于开关调度的路侧单元节能算法35-42
• 3.3.1 算法描述35-36
• 3.3.2 性能分析36-42
• 3.4 性能仿真42-44
• 3.4.1 仿真设定42
• 3.4.2 仿真结果42-44
• 3.5 本章小结44-46
• 第四章 最小负载路侧单元关闭优先算法46-62
• 4.1 引言46
• 4.2 系统模型及问题描述46-48
• 4.2.1 系统模型46-47
• 4.2.2 问题描述47-48
• 4.3 路侧单元调度算法48-59
• 4.3.1 车辆的服务延时48-56
• 4.3.2 路侧单元性能分析56-57
• 4.3.3 算法描述57-59
• 4.4 性能仿真59-61
• 4.4.1 仿真设定59
• 4.4.2 仿真结果59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第五章 总结与展望62-64
• 致谢64-66
• 参考文献66-68
• 攻读硕士学位期间的研究成果68

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本文编号：695192