車載網車輛間協(xié)作通信跨層優(yōu)化關鍵技術研究.pdf

1、車載網（VANETs，Vehicular Ad Hoc Networks）是移動自組織網絡和傳感器網絡在交通領域的重要應用，也是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分。隨著車載應用需求的不斷升級和車載應用業(yè)務的不斷拓展，人們對車載網絡的通信性能也提出了更高的要求。然而，車載網中車輛的高速移動性不僅導致網絡拓撲的頻繁變化，造成惡劣的通信環(huán)境，也為路邊基礎設備的布設增加了難度，這些特性都使得車輛間通信面臨相當大的挑戰(zhàn)。因此，針對車載網車輛間協(xié)作通信跨層

2、優(yōu)化關鍵技術進行深入研究具有重要理論指導意義和實踐應用價值。本文根據車載網車輛間通信時面臨的問題和現狀，重點研究車載網通信跨層優(yōu)化的關鍵技術及實現方法，主要的研究成果總結如下：
　?。?）研究車載網物理層關鍵技術，從信道模型入手，分析多射頻多信道技術、協(xié)作通信技術、網絡編碼技術的研究現狀及其對車載自組網通信性能改善的影響，并通過相應的系統(tǒng)模型構建相關算法對其通信性能進行分析。通過所構建的M2M協(xié)作移動中繼系統(tǒng)模型，對協(xié)作通信技術對

3、系統(tǒng)的中斷概率、信道容量等性能的影響進行分析。針對基于物理層網絡編碼的雙向中繼系統(tǒng)，提出了一種基于移動中繼動態(tài)節(jié)點選擇方案，并分析了其對系統(tǒng)性能的影響。
　?。?）研究車載網協(xié)作通信的資源分配方法，重點分析子載波分配、中繼選擇和各節(jié)點的功率分配方法，提出了一種適用于VANETs協(xié)作中繼網絡的最優(yōu)中繼節(jié)點集合選擇和子載波分配及配對的資源聯合分配算法。通過最優(yōu)中繼節(jié)點集合選擇算法選擇最優(yōu)節(jié)點集合，保證系統(tǒng)通信的中斷概率滿足系統(tǒng)需求，通

4、過子載波分配及配對算法，實現用戶傳輸速率最大化。并通過蒙特卡洛數值仿真和對比驗證所提出方案的可行性，分析結果表明所提出算法可以改善系統(tǒng)性能。
　　（3）研究一般情形和動態(tài)模式下的車載網信道資源分配問題，分析一般條件下的無線車輛節(jié)點的非協(xié)作行為，將限制條件下的信道資源分配問題拓展到通用條件下，并對其單級多射頻信道分配博弈的收斂結果進行理論分析。提出了一種強制激勵機制完成對非協(xié)作行為節(jié)點的檢測，并在發(fā)現非協(xié)作節(jié)點后采取相應的懲罰策略保

5、障系統(tǒng)中節(jié)點的協(xié)作性，進而實現系統(tǒng)性能優(yōu)化。利用 QualNet設計仿真環(huán)境進行驗證，結果表明，該措施具有較好的可行性，能夠有效提高系統(tǒng)吞吐量。
　　（4）研究基于QoS的車載網跨層協(xié)作路由設計方法。針對VANETs網絡的協(xié)作路由問題，分析QoS路由參數，構建系統(tǒng)模型，提出基于LET和有效帶寬雙重約束的最佳路徑選擇策略（LETB-AODV算法）的跨層協(xié)作路由方案。通過最優(yōu)協(xié)作路經的選擇，使通信鏈路穩(wěn)定性更高。并給出了跨層協(xié)作 Qo