VANET信息廣播模型與優(yōu)化方法研究.pdf

1、近年來，安全和效率已經(jīng)成為交通運(yùn)輸中迫切需要解決的兩個關(guān)鍵問題。車用自組織網(wǎng)(VANET)作為移動自組織網(wǎng)(MANET)在智能交通系統(tǒng)中的重要應(yīng)用，可以極大地拓展司機(jī)的視野和車部件功能，有望改善交通運(yùn)輸安全和效率，為人們提供更安全、快捷的旅行方式。
　　 歐洲、美國、日本等發(fā)達(dá)國家的科研學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)和汽車工業(yè)界紛紛制定各種研究方案，深入廣泛地研究VANET在智能交通中的各種應(yīng)用。廣播協(xié)議作為危險警告、協(xié)同駕駛、路況通報等交通信息分發(fā)

2、的有效方式已經(jīng)成為VANET信息傳輸研究的重點(diǎn)。
　　 本文首先簡要介紹車輛網(wǎng)絡(luò)的特征和應(yīng)用分類，分析各種信息廣播協(xié)議的特點(diǎn)、性能差異和應(yīng)用范圍。然后針對高速公路環(huán)境中VANET廣播信息分發(fā)特點(diǎn)及應(yīng)用需求，提出信息廣播分發(fā)模型，并利用優(yōu)化方法重點(diǎn)研究了以下四個問題。
　　 (1)在第三章提出了VANET廣播協(xié)議的馬爾可夫鏈分析模型，分別對VANET中節(jié)點(diǎn)確定分布和泊松分布條件下信息廣播時延、可靠性、網(wǎng)絡(luò)吞吐量性能進(jìn)行分析

3、比較。理論和仿真研究結(jié)果表明，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)密度、隱藏/暴露節(jié)點(diǎn)、競爭窗口值是影響廣播信息實(shí)時可靠分發(fā)和網(wǎng)絡(luò)吞吐量的關(guān)鍵因素。
　　 針對競爭窗口對網(wǎng)絡(luò)吞吐量的影響，利用節(jié)點(diǎn)信息廣播概率與吞吐量之間的直接關(guān)系，提出了在節(jié)點(diǎn)數(shù)量一定情況下，為獲得最優(yōu)網(wǎng)絡(luò)吞吐量而需要設(shè)置的節(jié)點(diǎn)優(yōu)化競爭窗口值表達(dá)式。研究表明，可以通過自適應(yīng)調(diào)整節(jié)點(diǎn)競爭窗口以保證網(wǎng)絡(luò)吞吐量處于優(yōu)化狀態(tài)，為本文提出滿足應(yīng)用需求的VANET交通信息廣播模型提供理論基礎(chǔ)。

4、　　 (2)在第四章，基于多目標(biāo)優(yōu)化提出了自適應(yīng)單跳廣播協(xié)議(ARSB)。首先基于概率論研究影響交通信息單跳廣播分發(fā)可靠性的相關(guān)因素，理論和數(shù)值分析表明，可以通過設(shè)置足夠大的退避競爭窗口減小隱藏/暴露節(jié)點(diǎn)對廣播信息可靠性的影響。但是過大的競爭窗口會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)吞吐量降低。因此，為適應(yīng)VANET網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓邉討B(tài)變化特征，利用多目標(biāo)優(yōu)化機(jī)制提出自適應(yīng)單跳廣播協(xié)議，通過動態(tài)調(diào)整競爭窗口策略，減小隱藏/暴露節(jié)點(diǎn)對信息廣播分發(fā)的干擾，提高廣播信息可靠

5、性，滿足廣播信息對實(shí)時傳輸需求的同時優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)吞吐量。
　　 (3)第五章基于VANET在高速公路環(huán)境中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆植继卣饕约敖煌ㄐ畔⒍嗵鴱V播對服務(wù)質(zhì)量的需求，提出一種多跳廣播協(xié)議(MH-FC)，在對協(xié)議進(jìn)行建模分析的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化參數(shù)提高協(xié)議性能。其基本思想是，信息廣播節(jié)點(diǎn)首先在鄰居節(jié)點(diǎn)中選擇一個合適的節(jié)點(diǎn)作為信息廣播中繼節(jié)點(diǎn)，并通過握手機(jī)制與其建立點(diǎn)到點(diǎn)的信息傳輸模式，以減小隱藏/暴露節(jié)點(diǎn)對廣播信息可靠性傳輸/接收的影響。然

6、后利用攜帶/傳輸策略解決網(wǎng)絡(luò)分割造成的信息傳輸“孤島”問題。
　　 為深入分析MH-FC在不同網(wǎng)絡(luò)條件下的性能，對MH-FC進(jìn)行建模分析，根據(jù)數(shù)值分析結(jié)論對相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)置。研究結(jié)果表明，該信息多跳廣播協(xié)議實(shí)時性強(qiáng)，可靠性高，并且具有較強(qiáng)的可擴(kuò)展性和魯棒性。
　　 (4)在第六章，基于模擬退火提出了一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞謱觾?yōu)化協(xié)議(SWCA)。為適應(yīng)VANET網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓邉討B(tài)變化特征，該協(xié)議首先根據(jù)相鄰節(jié)點(diǎn)運(yùn)動規(guī)律的相似性，提