车载自组织网络的数据传输技术研究

发布时间：2017-06-23 02:12

  本文关键词：车载自组织网络的数据传输技术研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：车载自组织网络作为智能交通系统的重要组成部分,其发展受到世界各国研究学者的高度重视。该网络是一种由车辆节点和路边基础设施节点组成的、基于无线通信的移动自组织网络,其通过收集、处理和共享所有车辆信息,为用户提供相应服务,最大限度地降低交通拥堵和事故等带来的损失,提升通行效率。在车载自组织网络中,节点间的数据传输受节点移动、通信环境、转发策略等多种因素的影响。当网络节点密度较高时,信道竞争激烈,冲突率较高;另外复杂的城市环境导致信道质量差,数据链路不稳定,数据传输易中断;而且针对特殊的应用场景,数据传输缺乏有针对性的转发策略,数据传输效率低。因此本文就车载自组织网络中数据传输问题展开研究,对比了现有的数据传输协议,分析了他们的不足并提出新的数据传输协议。具体研究工作如下:首先,详细研究了现有的各种数据传输协议。论文分析了当前各种数据传输协议,包括链路层协议、网络层协议和其他相关协议,对比了每个协议的应用背景及其优势和劣势,较为全面的总结了该领域的研究成果,为本文的协议设计提供了理论基础。第二,提出了基于S-disjunct码的信标数据分发协议。针对基于竞争原则的链路层协议在车辆节点密集时网络性能过差,不能够保证信标消息的高可靠性传输的问题,本文设计了一个基于S-disjunct码的信标数据分发协议,该协议利用S-disjunct码的特性调度节点接入时隙的时间,并动态的调整通信半径来传输信标消息,以避免信道冲突。理论分析和仿真实验结果表明,此协议能够达到95%以上的发送成功率和接收成功率,同时冲突率相对较低。第三,提出了基于传播效用的广告分发协议和基于节点综合效用的广告分发协议。针对当前车载自组织网络广告分发协议无法实现高投递率、高访问率的问题,本文提出了基于传播效用的广告分发协议。在此协议基础上,本文又进一步考虑了车辆节点对商家的访问概率,提出了基于节点综合效用的广告分发协议。仿真结果表明,基于传播效用的广告分发协议在投递率和有效率上优于当前的广告分发协议,而且基于节点综合效用的广告分发协议能够统筹考虑广告的投递效率与车辆的访问概率,实现全局效用的最优化。第四,提出了基于链路状态的文件发送序列调度算法。在多种数据类型共存的车载自组织网络环境下,针对大体积多媒体文件传输成功率低的问题,本文提出了节点内文件发送序列的调度问题,并证明了此问题为NP完全问题;之后,提出了基于传输耗时的分布式调度算法和基于链路持续时间的分布式调度算法来调度文件发送序列,以提高网络性能;从仿真结果来看,以上两种调度算法相比于当前业界通用的先到先发送策略更能提高网络性能。
【关键词】：车载自组织网络 S-disjunct码 信标分发协议 节点效用 广告分发协议 文件发送序列调度算法
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U495;TN929.5;TP391.44
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-15
• 第1章 绪论15-29
• 1.1 研究背景和意义15-17
• 1.2 车载自组织网络概述17-24
• 1.2.1 车载自组织网络结构18-20
• 1.2.2 车载自组织网络应用20-21
• 1.2.3 车载自组织网络的研究热点21-24
• 1.3 本文主要工作贡献24-26
• 1.4 论文结构安排26-29
• 第2章 车载自组织网络的数据传输技术分析29-45
• 2.1 网络性能评价指标30-31
• 2.2 数据链路层相关协议31-36
• 2.2.1 IEEE 802.11p链路层协议31-34
• 2.2.2 基于竞争机制的链路层协议34-35
• 2.2.3 基于调度机制的链路层协议35-36
• 2.3 网络层相关协议36-41
• 2.3.1 单播路由协议36-39
• 2.3.2 广播路由协议39-40
• 2.3.3 多播路由协议40-41
• 2.4 其他数据传输协议41-42
• 2.5 现有研究存在的问题42-45
• 第3章 基于S-DISJUNCT码的信标数据分发协议45-69
• 3.1 引言45-48
• 3.2 S-disjunct码介绍48-49
• 3.3 系统模型与基本思想49-51
• 3.3.1 系统模型49-50
• 3.3.2 算法主要思想50-51
• 3.4 协议细节51-56
• 3.4.1 码字分配算法51-53
• 3.4.2 时隙选择算法53-55
• 3.4.3 通信半径控制算法55-56
• 3.5 性能分析与实验仿真56-66
• 3.5.1 性能分析56-60
• 3.5.2 实验仿真60-66
• 3.6 本章小结66-69
• 第4章 基于节点效用的广告数据分发协议69-89
• 4.1 引言69-71
• 4.2 车辆节点移动特性分析71-75
• 4.2.1 数据集描述72-73
• 4.2.2 数据集统计结果73-75
• 4.3 基于传播效用的广告分发协议75-78
• 4.3.1 背景环境75-76
• 4.3.2 传播效用概念76
• 4.3.3 基于传播效用的广告分发协议76-78
• 4.4 基于节点综合效用的广告分发协议78-82
• 4.4.1 访问效用79-80
• 4.4.2 基于综合效用的广告分发协议80-82
• 4.5 性能仿真82-87
• 4.5.1 场景设计82-84
• 4.5.2 仿真结果84-87
• 4.6 本章小结87-89
• 第5章 基于链路状态的文件发送序列调度算法89-107
• 5.1 引言89-91
• 5.2 系统模型91-93
• 5.2.1 算法主要思想91-92
• 5.2.2 问题形式化描述92-93
• 5.3 算法复杂性证明93-95
• 5.4 基于传输耗时和基于链路持续时间的分布式调度算法95-99
• 5.4.1 基于传输耗时的分布式调度算法95-96
• 5.4.2 基于链路持续时间的分布式调度算法96-97
• 5.4.3 算法细节说明97-99
• 5.5 性能仿真99-104
• 5.5.1 仿真环境的搭建99-100
• 5.5.2 仿真结果100-104
• 5.6 本章小结104-107
• 第6章 结论107-111
• 6.1 本文工作总结107-108
• 6.2 本文主要创新点108-109
• 6.3 课题研究展望109-111
• 参考文献111-121
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单121-123
• 致谢123-124

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