面向城市道路的車聯(lián)網(wǎng)緊急消息可靠傳輸機(jī)制研究.pdf

1、隨著新一代的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用，車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)的研究受到了廣泛關(guān)注。車聯(lián)網(wǎng)在緩解城市交通擁堵，提高道路使用效率，促進(jìn)交通智能化信息化建設(shè)等方面具有重要的研究意義和應(yīng)用價(jià)值。鑒于道路異常事件通常會對城市路況造成嚴(yán)重影響，設(shè)計(jì)可靠的緊急消息傳輸機(jī)制，及時(shí)有效地向目標(biāo)群體傳遞異常事件信息，將有助于提升道路交通的自我調(diào)節(jié)和應(yīng)急處理能力。車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋾S著車輛的高速移動而動態(tài)變化，并且受到路網(wǎng)拓?fù)湎拗?。而城市道路環(huán)境的特殊性將為緊急消

2、息傳輸機(jī)制的設(shè)計(jì)帶來新的挑戰(zhàn)。本論文主要圍繞如何在城市車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中傳輸緊急消息開展研究工作，以提高消息傳輸可靠性保障消息傳輸效率為研究目標(biāo)。在車聯(lián)網(wǎng)中，隱藏終端問題和鏈路頻繁中斷等因素是導(dǎo)致數(shù)據(jù)包丟失，損害緊急消息傳輸可靠性的主要原因。本文首先從這兩方面出發(fā)，提出了適用于城市車聯(lián)網(wǎng)的緊急消息可靠傳輸機(jī)制和轉(zhuǎn)發(fā)策略。然后，在有路邊單元(RSU)輔助的情況下，考慮如何有效利用RSU傳遞消息，并提出混合式緊急消息多跳廣播機(jī)制，解決RSU稀疏部

3、署對消息傳輸性能的影響。本文的主要工作與創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)針對消息碰撞導(dǎo)致的數(shù)據(jù)包丟失問題，提出了一種基于道路布局感知的緊急消息可靠傳輸機(jī)制。首先，研究緊急消息發(fā)生碰撞丟失的原因，建立不飽和條件下馬爾可夫鏈模型，分析緊急消息發(fā)生碰撞的概率。然后，分析城市道路環(huán)境和布局特點(diǎn)，考慮多方向傳輸和障礙物遮擋等因素的影響，提出了基于布局感知的消息碰撞避免機(jī)制。該方法針對不同道路場景采用不同的傳輸策略，并解決場景變換時(shí)消息傳輸?shù)倪^渡問題

4、。利用RBEM/CBEM握手機(jī)制避免隱藏終端問題，并且通過簡化握手過程來減少控制消息對緊急消息傳輸效率的影響。在此基礎(chǔ)上，利用上述握手機(jī)制提供的反饋信息，設(shè)計(jì)了自適應(yīng)冗余中繼節(jié)點(diǎn)調(diào)整機(jī)制。該方法可以根據(jù)鏈路質(zhì)量動態(tài)調(diào)整廣播冗余，進(jìn)一步提高消息傳輸可靠性。仿真結(jié)果表明，所提的可靠傳輸機(jī)制能夠提供較高的消息覆蓋率，同時(shí)維持較低的傳輸時(shí)延。
　　(2)針對車聯(lián)網(wǎng)中通信鏈路不穩(wěn)定性導(dǎo)致的數(shù)據(jù)包丟失問題，提出了一種基于鏈路壽命預(yù)測的消息轉(zhuǎn)發(fā)

5、機(jī)制。首先，分析城市道路場景和車輛移動對鏈路持續(xù)時(shí)間的影響，考慮車輛節(jié)點(diǎn)的位置、速度、方向、傳輸范圍以及有無交通燈等因素，設(shè)計(jì)了基于移動場景感知的剩余鏈路壽命預(yù)測方法。然后，權(quán)衡消息傳輸?shù)目煽啃院托?，設(shè)計(jì)了兩種鏈路效用值計(jì)算方法，用來反映車輛間通信鏈路的使用價(jià)值。結(jié)合鏈路壽命預(yù)測和效用值計(jì)算，提出了新的轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)選擇方法，旨在選擇穩(wěn)定的通信鏈路，建立可靠的傳輸路徑，實(shí)現(xiàn)消息的可靠傳輸。仿真結(jié)果表明，該方案可以有效緩解鏈路中斷對消息傳輸?shù)?/p>

6、影響，獲得較高的消息覆蓋率和傳輸效率。
　　(3)針對如何有效利用RSU通信提高緊急消息傳輸可靠性的問題，提出了一種基于軟件定義車聯(lián)網(wǎng)的混合緊急消息多跳廣播機(jī)制。首先，將軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)技術(shù)引入車聯(lián)網(wǎng)，通過部署支持SDN功能的中心控制器、混合式RSU和公交車輛，構(gòu)建基于公交車輛輔助的新型軟件定義車聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)。其次，借助SDN控制器的邏輯集中和全局掌控能力，建立整數(shù)規(guī)劃模型，設(shè)計(jì)目的地RSU、VBT-RSU和目的地公交車選擇算法