基于信息物理系統(tǒng)模型的車載自組織網絡擁塞控制機制研究.pdf

1、車輛自組織網絡（Vehicular Ad-hoc Networks，VANETs）是一種特殊的無線自組網（Mobile Ad-hoc Networks，MANETs），它是由車輛之間（Vehicular to Vehicular，V2V）以及車輛和基礎設施之間（Vehicular to Infrastructure，V2I）組成的無線自組織網絡，車輛可以通過 VAN E Ts網絡向周圍車輛發(fā)送含有車輛速度、位置等基本信息，也可以在交通事

2、故時向周圍車輛發(fā)送警告信息以避免發(fā)生連續(xù)交通事故，同樣也可以提供車載娛樂提高交通出行的趣味性。
　　在車載自組織網絡中，車輛之間信息的交換扮演著重要的角色，使得車輛之間可以相互感知并且為車輛的安全應用或非安全應用提供參考信息。因為車輛周期性的發(fā)送消息，當車輛過多時，如果不采用擁塞控制策略，信道就會變得擁塞，從而導致干擾增加，接收端信干比下降，嚴重影響車輛間的通信效率。現有的擁塞控制方法大都基于調整發(fā)送功率或發(fā)送速率，忽視了載波監(jiān)聽

3、門限對網絡擁塞的影響，而通過調整載波監(jiān)聽門限可以控制網絡的時延、吞吐量等。
　　本文的主要工作在于：第一，通過分析載波監(jiān)聽門限和競爭窗口對網絡性能的影響，提出了一種載波監(jiān)聽門限和競爭窗口聯合控制的算法，在網絡中，載波監(jiān)聽門限和競爭窗口是兩個很重要的參數，載波監(jiān)聽門限可以決定一個節(jié)點能否進行發(fā)送信息。而競爭窗口則決定著當節(jié)點偵聽到信道處于忙時的退避時間。通過分析，我們使用一個能反映網絡狀態(tài)的參數將網絡分為三種狀態(tài)，并根據網絡的不同狀

4、態(tài)設置不同的載波監(jiān)聽門限值和競爭窗口值，且采取不同的措施來自適應的調整載波監(jiān)聽門限和競爭窗口。通過分析表明，我們提出的載波監(jiān)聽門限與競爭窗口聯合控制算法可以很好的提高網絡的吞吐量、降低誤碼率、降低分組時延等。
　　第二，提出了一種基于線性二次型高斯最優(yōu)控制（Linear Quadratic Gaussian，LQ G）的車輛網絡擁塞控制方法。通過分析表明，載波監(jiān)聽門限值對網絡的吞吐量有著重要的影響，但在實際中，網絡的吞吐量往往和預

5、期值有所偏差，因此我們可以根據實際網絡吞吐量與預期網絡吞吐量的差值動態(tài)的調整載波監(jiān)聽門限，提高網絡的吞吐量，達到我們的期望值。我們利用線性二次型最優(yōu)控制的方法來求得所需的載波監(jiān)聽門限。本方法可以分為兩個步驟：（1）利用卡爾曼濾波器來消除獲取載波監(jiān)聽門限時噪聲帶來的影響，以得到精確的網絡吞吐量。（2）利用線性二次型最優(yōu)控制方法求得最優(yōu)的載波監(jiān)聽門限。求得的最優(yōu)載波監(jiān)聽門限可使網絡吞吐量達到預期值，可確保網絡不發(fā)生擁塞。仿真表明，本文提出的