面向城市道路的車聯網緊急消息可靠傳輸機制研究.pdf

1、隨著新一代的網絡技術在智能交通領域的應用，車聯網關鍵技術的研究受到了廣泛關注。車聯網在緩解城市交通擁堵，提高道路使用效率，促進交通智能化信息化建設等方面具有重要的研究意義和應用價值。鑒于道路異常事件通常會對城市路況造成嚴重影響，設計可靠的緊急消息傳輸機制，及時有效地向目標群體傳遞異常事件信息，將有助于提升道路交通的自我調節(jié)和應急處理能力。車聯網網絡拓撲會隨著車輛的高速移動而動態(tài)變化，并且受到路網拓撲限制。而城市道路環(huán)境的特殊性將為緊急消

2、息傳輸機制的設計帶來新的挑戰(zhàn)。本論文主要圍繞如何在城市車聯網環(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。在車聯網中，隱藏終端問題和鏈路頻繁中斷等因素是導致數據包丟失，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網的緊急消息可靠傳輸機制和轉發(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)新點如下:
　　(1)針對消息碰撞導致的數據包丟失問題，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，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，并解決場景變換時消息傳輸的過渡問題

4、。利用RBEM/CBEM握手機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。在此基礎上，利用上述握手機制提供的反饋信息，設計了自適應冗余中繼節(jié)點調整機制。該方法可以根據鏈路質量動態(tài)調整廣播冗余，進一步提高消息傳輸可靠性。仿真結果表明，所提的可靠傳輸機制能夠提供較高的消息覆蓋率，同時維持較低的傳輸時延。
　　(2)針對車聯網中通信鏈路不穩(wěn)定性導致的數據包丟失問題，提出了一種基于鏈路壽命預測的消息轉發(fā)

5、機制。首先，分析城市道路場景和車輛移動對鏈路持續(xù)時間的影響，考慮車輛節(jié)點的位置、速度、方向、傳輸范圍以及有無交通燈等因素，設計了基于移動場景感知的剩余鏈路壽命預測方法。然后，權衡消息傳輸的可靠性和效率，設計了兩種鏈路效用值計算方法，用來反映車輛間通信鏈路的使用價值。結合鏈路壽命預測和效用值計算，提出了新的轉發(fā)節(jié)點選擇方法，旨在選擇穩(wěn)定的通信鏈路，建立可靠的傳輸路徑，實現消息的可靠傳輸。仿真結果表明，該方案可以有效緩解鏈路中斷對消息傳輸的

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網的混合緊急消息多跳廣播機制。首先，將軟件定義網絡(SDN)技術引入車聯網，通過部署支持SDN功能的中心控制器、混合式RSU和公交車輛，構建基于公交車輛輔助的新型軟件定義車聯網架構。其次，借助SDN控制器的邏輯集中和全局掌控能力，建立整數規(guī)劃模型，設計目的地RSU、VBT-RSU和目的地公交車選擇算法