車載網(wǎng)車輛間協(xié)作通信跨層優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、車載網(wǎng)（VANETs，Vehicular Ad Hoc Networks）是移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)和傳感器網(wǎng)絡(luò)在交通領(lǐng)域的重要應(yīng)用，也是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分。隨著車載應(yīng)用需求的不斷升級(jí)和車載應(yīng)用業(yè)務(wù)的不斷拓展，人們對(duì)車載網(wǎng)絡(luò)的通信性能也提出了更高的要求。然而，車載網(wǎng)中車輛的高速移動(dòng)性不僅導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞念l繁變化，造成惡劣的通信環(huán)境，也為路邊基礎(chǔ)設(shè)備的布設(shè)增加了難度，這些特性都使得車輛間通信面臨相當(dāng)大的挑戰(zhàn)。因此，針對(duì)車載網(wǎng)車輛間協(xié)作通信跨層

2、優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行深入研究具有重要理論指導(dǎo)意義和實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值。本文根據(jù)車載網(wǎng)車輛間通信時(shí)面臨的問題和現(xiàn)狀，重點(diǎn)研究車載網(wǎng)通信跨層優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)及實(shí)現(xiàn)方法，主要的研究成果總結(jié)如下：
　?。?）研究車載網(wǎng)物理層關(guān)鍵技術(shù)，從信道模型入手，分析多射頻多信道技術(shù)、協(xié)作通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其對(duì)車載自組網(wǎng)通信性能改善的影響，并通過相應(yīng)的系統(tǒng)模型構(gòu)建相關(guān)算法對(duì)其通信性能進(jìn)行分析。通過所構(gòu)建的M2M協(xié)作移動(dòng)中繼系統(tǒng)模型，對(duì)協(xié)作通信技術(shù)對(duì)

3、系統(tǒng)的中斷概率、信道容量等性能的影響進(jìn)行分析。針對(duì)基于物理層網(wǎng)絡(luò)編碼的雙向中繼系統(tǒng)，提出了一種基于移動(dòng)中繼動(dòng)態(tài)節(jié)點(diǎn)選擇方案，并分析了其對(duì)系統(tǒng)性能的影響。
　　（2）研究車載網(wǎng)協(xié)作通信的資源分配方法，重點(diǎn)分析子載波分配、中繼選擇和各節(jié)點(diǎn)的功率分配方法，提出了一種適用于VANETs協(xié)作中繼網(wǎng)絡(luò)的最優(yōu)中繼節(jié)點(diǎn)集合選擇和子載波分配及配對(duì)的資源聯(lián)合分配算法。通過最優(yōu)中繼節(jié)點(diǎn)集合選擇算法選擇最優(yōu)節(jié)點(diǎn)集合，保證系統(tǒng)通信的中斷概率滿足系統(tǒng)需求，通

4、過子載波分配及配對(duì)算法，實(shí)現(xiàn)用戶傳輸速率最大化。并通過蒙特卡洛數(shù)值仿真和對(duì)比驗(yàn)證所提出方案的可行性，分析結(jié)果表明所提出算法可以改善系統(tǒng)性能。
　　（3）研究一般情形和動(dòng)態(tài)模式下的車載網(wǎng)信道資源分配問題，分析一般條件下的無線車輛節(jié)點(diǎn)的非協(xié)作行為，將限制條件下的信道資源分配問題拓展到通用條件下，并對(duì)其單級(jí)多射頻信道分配博弈的收斂結(jié)果進(jìn)行理論分析。提出了一種強(qiáng)制激勵(lì)機(jī)制完成對(duì)非協(xié)作行為節(jié)點(diǎn)的檢測(cè)，并在發(fā)現(xiàn)非協(xié)作節(jié)點(diǎn)后采取相應(yīng)的懲罰策略保

5、障系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的協(xié)作性，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)性能優(yōu)化。利用 QualNet設(shè)計(jì)仿真環(huán)境進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果表明，該措施具有較好的可行性，能夠有效提高系統(tǒng)吞吐量。
　?。?）研究基于QoS的車載網(wǎng)跨層協(xié)作路由設(shè)計(jì)方法。針對(duì)VANETs網(wǎng)絡(luò)的協(xié)作路由問題，分析QoS路由參數(shù)，構(gòu)建系統(tǒng)模型，提出基于LET和有效帶寬雙重約束的最佳路徑選擇策略（LETB-AODV算法）的跨層協(xié)作路由方案。通過最優(yōu)協(xié)作路經(jīng)的選擇，使通信鏈路穩(wěn)定性更高。并給出了跨層協(xié)作 Qo