基于RoF-DAS的車載網(wǎng)絡(luò)信道分配機制研究.pdf

1、近些年智能交通系統(tǒng)（ITS）在減少交通負荷，保證交通安全，提高運輸效率方面，取得了顯著的成就，得到各國廣泛的關(guān)注。車載無線網(wǎng)絡(luò)作為智能交通管理系統(tǒng)中一項重要技術(shù)，不僅支持車輛間安全信息的傳遞，而且支持車輛與智能交通控制中心進行實時數(shù)據(jù)交互，包括控制中心發(fā)布實時路況信息和交通預(yù)警信息等，以及車內(nèi)用戶寬帶無線接入互聯(lián)網(wǎng)，獲取多媒體資訊等。車載網(wǎng)絡(luò)的研究面臨著車輛移動性高、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜、車輛不斷增長的業(yè)務(wù)帶寬需求所帶來的挑戰(zhàn)，隨著車輛數(shù)量的日

2、益增多，車輛之間的競爭和干擾導(dǎo)致車載網(wǎng)絡(luò)通信性能加劇惡化。為了滿足不斷提高的網(wǎng)絡(luò)通信性能要求，降低網(wǎng)絡(luò)中的干擾，亟需優(yōu)化車載網(wǎng)絡(luò)中的信道接入機制和信道資源分配管理。
　　為解決上述問題，本文提出了一種基于車輛環(huán)境下無線接入和光載射頻（RoF）技術(shù)融合的車載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)—基于 RoF技術(shù)的分布式天線系統(tǒng)（DAS）的車載無線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，滿足車內(nèi)用戶無處不在的信息需求和越來越豐富的業(yè)務(wù)需求。本文針對基于RoF-DAS結(jié)構(gòu)的車載網(wǎng)絡(luò)，提出了一種

3、集中式多信道接入機制（CCM），該機制結(jié)合了車輛分簇的思想，分為簇內(nèi)無競爭通信協(xié)議和簇間競爭通信協(xié)議。首先根據(jù)車輛節(jié)點相似度和節(jié)點度的快速聚類分簇算法，將車輛劃分簇群并從中選出簇頭車輛。簇頭車輛配置兩個無線收發(fā)器，分別工作在簇內(nèi)信道上和簇間信道上，簇內(nèi)成員車輛則工作在簇頭車輛選擇的簇內(nèi)信道上。其次為了限制簇內(nèi)車輛的無序競爭，提供公平的信道接入，簇內(nèi)成員車輛以輪詢的方式傳輸安全類業(yè)務(wù)，在簇頭劃分的時隙內(nèi)以時分多址接入的方式傳輸非安全類業(yè)務(wù)

4、。簇頭車輛與中心控制站（CCS）和其他簇頭之間的簇間通信采用靈活地基于競爭的接入方式。
　　針對基于RoF-DAS的車載無線網(wǎng)絡(luò)，本文設(shè)計了一套信道分配機制，包含兩個部分：簇內(nèi)信道分配和簇間信道分配。考慮到車輛行駛過程中頻繁地切換接入遠端接入天線（RAU），設(shè)計了一種基于路況信息劃分RAU區(qū)群機制，將多個RAU天線合并連接一個射頻信號處理單元（RFSP），降低車輛切換RFSP的頻率。簇內(nèi)信道分配機制：簇頭車輛之間通過廣播來交互信息

5、構(gòu)建局部分配圖，根據(jù)信道的干擾度動態(tài)地選擇簇內(nèi)信道。簇間信道分配機制結(jié)合效用函數(shù)概念，以簇群的效用值為指標(biāo)，基于網(wǎng)絡(luò)全局效用值動態(tài)分配簇間信道，提高網(wǎng)絡(luò)負載公平性。最后，本文基于OPNET仿真平臺，對基于RoF-DAS的車載無線網(wǎng)絡(luò)進行建模，對本文所提出的信道分配算法進行了仿真分析，結(jié)果表明本算法與傳統(tǒng)的車載網(wǎng)絡(luò)中基于測量的分布式信道分配算法相比，在網(wǎng)絡(luò)整體性能車輛節(jié)點吞吐量、時延、丟包率性能均有較為明顯的提升，同時對熱點區(qū)域性能改善尤