車載自組織網(wǎng)絡(luò)MAC協(xié)議及性能分析研究.pdf

1、車載自組織網(wǎng)絡(luò)是一種為車輛間通信而設(shè)計的無線自組織網(wǎng)絡(luò)。車載自組織網(wǎng)絡(luò)不僅能夠用于降低交通事故和交通擁堵等問題的發(fā)生，而且能夠提供多種娛樂應用。由于車載自組織網(wǎng)絡(luò)廣泛的應用前景，近年來引起了世界各國工業(yè)界和學術(shù)界的高度關(guān)注，目前已成為通信網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的一個研究熱點。本論文研究車載自組織網(wǎng)絡(luò)的媒介接入控制(Medium Access Control，MAC)層協(xié)議，重點研究MAC層協(xié)議的性能分析，論文的主要工作和創(chuàng)新之處包括以下四個方面:

2、r>　　首先，論文研究了車載自組織網(wǎng)絡(luò)標準IEEE802.11p的增強分布式信道接入(Enhanced Distributed Channel Access，EDCA)機制，并建立性能模型分析IEEE802.11p EDCA機制的接入性能。在建立性能模型時，首先采用一個2維馬爾科夫模型對一個接入類型（Access Category, AC）隊列的退避過程進行描述，并建立該AC隊列發(fā)送概率和碰撞概率之間的關(guān)系。然后，采用一個1維的馬爾科夫

3、模型對一個AC隊列的競爭時期進行描述，并建立該AC隊列發(fā)送概率和競爭概率之間的另一個關(guān)系。與大多數(shù)相關(guān)文獻中所建立模型不同的是，該模型采用無限狀態(tài)的1維馬爾科夫模型對一個AC隊列的在飽和狀態(tài)和非飽和狀態(tài)下的競爭時期進行建模。這兩個馬爾科夫模型考慮了能夠影響IEEE802.11p EDCA機制接入性能的主要影響因素，包括飽和狀況、標準參數(shù)、退避凍結(jié)以及內(nèi)部碰撞。基于這兩個馬爾科夫模型，論文進一步推導出一個AC隊列的參數(shù)和該AC隊列接入性能

4、（包括發(fā)送概率、碰撞概率、歸一化吞吐量以及平均接入延遲）之間的關(guān)系，并通過仿真結(jié)果驗證性能模型的有效性和準確性。
　　然后，論文研究了車載自組織網(wǎng)絡(luò)中的公平接入問題，分析了非飽和狀態(tài)下基于IEEE802.11分布式協(xié)作功能(Distributed Coordination Function，DCF)機制的公平信道接入?yún)f(xié)議接入性能。在建立性能模型時，首先推導出非飽和狀態(tài)下一個車輛的發(fā)送概率和最小競爭窗口之間的關(guān)系以及一個車輛的速度和

5、最小競爭窗口之間的關(guān)系?；谠撔阅苣Ｐ?，在給定速度的情況下，車輛能夠確定最小競爭窗口實現(xiàn)不同車輛之間的公平接入。在此基礎(chǔ)上，進一步分析非飽和狀態(tài)下公平信道接入?yún)f(xié)議的吞吐量性能，并通過仿真結(jié)果驗證性能模型的有效性和準確性。
　　之后，論文研究了一個基于時分多址(Time Division Multiple Access，TDMA)的經(jīng)典MAC協(xié)議—ADHOC MAC協(xié)議，并建立性能模型對ADHOCMAC協(xié)議的接入性能進行了分析。在建

6、立性能模型時，首先采用一個馬爾科夫模型描述使用ADHOC MAC辦議時在一幀結(jié)束時已經(jīng)成功接入一個時隙的車輛的數(shù)目?；谠擇R爾科夫模型，推導出使用ADHOC MAC協(xié)議時幀長和信道利用率之間的關(guān)系?；谕茖С龅倪@一關(guān)系，可以計算出最大化信道利用率的幀長。
　　最后，論文針對車載自組織網(wǎng)絡(luò)中車輛數(shù)目變化頻繁這一特征，提出了一種基于動態(tài)幀長分配的廣播MAC協(xié)議。采用該協(xié)議，當網(wǎng)絡(luò)中車輛數(shù)目增加的時候，幀長會自適應增加。當網(wǎng)絡(luò)中車輛數(shù)目