【摘要】：作為物聯(lián)網(wǎng)和智能交通系統(tǒng)的重要組成部分之一,車輛自組織網(wǎng)絡(luò)(VANET)吸引了來自學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注;IEEE 802.11p及IEEE 1609.x等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的陸續(xù)出臺,也為未來VANET的研究與發(fā)展指引了方向。然而,由于傳統(tǒng)VANET相關(guān)研究多數(shù)直接繼承了無線自組織網(wǎng)絡(luò)的模型和研究框架。因而這一類成果普遍存在兩點關(guān)鍵性不足:一是缺乏對更貼近實際的車輛行為和分布的模擬;二是對802.11p MAC層機制的建模不夠完善甚至缺失。為了得到與實際車輛通信環(huán)境更加貼切的VANET研究成果,本文擬從最基本的線型VANET網(wǎng)絡(luò)入手,針對以上兩點不足之處進(jìn)行彌補,以期得到更合理的線型VANET網(wǎng)絡(luò)傳輸容量上界或表達(dá)式。VANET傳輸容量作為反映車輛自組織網(wǎng)絡(luò)性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一,其具體表達(dá)式或界值的計算推導(dǎo)一直是相關(guān)研究領(lǐng)域的熱點和難點。本文為推導(dǎo)更真實的傳輸容量上界與表達(dá)式,引入了交通研究領(lǐng)域比較成熟的車輛跟隨模型來描述車輛節(jié)點分布,同時參考之前相關(guān)研究的成果,利用802.11p MAC層EDCA機制中CCA模式的特性,對802.11p MAC層信道接入機制進(jìn)行建模。從而構(gòu)建了 一套能夠模擬出較真實直線道路車輛行駛行為和EDCA信道接入機制的直線型VANET研究模型。在上述模型的基礎(chǔ)上,本文首先改進(jìn)了傳榮傳輸容量上界研究在干擾模型上的缺陷。之后證明在某種同時發(fā)送車輛節(jié)點極限分布條件下,網(wǎng)絡(luò)傳輸容量可以達(dá)到上界值。按照該分布推導(dǎo)出傳輸容量上界的表達(dá)式,并通過仿真與之前類似研究進(jìn)行對比。結(jié)果表明本文改進(jìn)后的上界在高車輛節(jié)點密度環(huán)境下具有更好的表現(xiàn),并可以對仿真中出現(xiàn)的瞬時最大傳輸容量做出準(zhǔn)確計算。在得到的改進(jìn)傳輸容量上界基礎(chǔ)上,又加入了對瑞利衰落(Rayleigh Fading)信道環(huán)境的考慮。通過引入收發(fā)節(jié)點平均距離和中斷概率等新參數(shù),最終推導(dǎo)出了瑞利衰落信道下線型VANET傳輸容量上界的表達(dá)式。仿真結(jié)果表明,瑞利衰落環(huán)境下線型VANET平均傳輸容量可緊密貼近該上界�；谘芯恐械哪Ｐ秃屠碚摶A(chǔ),還在最后嘗試推導(dǎo)了線型VANET傳輸容量的準(zhǔn)確表達(dá)式,但受限于過高的數(shù)學(xué)復(fù)雜度,該表達(dá)式還有待進(jìn)一步化簡�？傮w而言,本文基于更貼近現(xiàn)實的車輛行為模型和MAC層信道接入機制模擬,得到了線型VANET傳輸容量在大尺度衰落和瑞利衰落環(huán)境下的上界表達(dá)式,并通過仿真驗證了其合理性。同時嘗試推導(dǎo)了傳輸容量的準(zhǔn)確表達(dá)式。以上研究將為最終真正得到與真實環(huán)境高度吻合的VANET傳輸容量理論提供一定的借鑒和參考價值。
[Abstract]:As one of the important components of the Internet of things and Intelligent Transportation system, (VANET) has attracted wide attention from academia and industry. The standards of IEEE802.11p and IEEE 1609.x have been published one after another. It also guides the research and development of VANET in the future. However, the traditional VANET research directly inherits the model and research framework of wireless ad hoc networks. Therefore, there are two key shortcomings in this kind of achievement: one is the lack of simulation of vehicle behavior and distribution more closely to the actual situation, the other is that the modeling of 802.11p MAC layer mechanism is not perfect or even lacking. In order to get the research results of VANET which is more appropriate to the actual vehicle communication environment, this paper intends to start with the most basic linear VANET network and make up for the above two deficiencies. In order to obtain a more reasonable upper bound of transmission capacity of linear VANET network or the expression. VANET transmission capacity as one of the key indicators to reflect the performance of the vehicle ad hoc network. The calculation and derivation of its specific expressions or bounds has always been a hot and difficult point in related research fields. In order to derive a more real upper bound and expression of transmission capacity, a more mature vehicle following model is introduced to describe the distribution of vehicle nodes. Using the characteristic of CCA mode in 802.11p MAC layer EDCA mechanism, the channel access mechanism of 802.11p MAC layer is modeled. Thus, a set of linear VANET research models which can simulate the vehicle driving behavior and EDCA channel access mechanism of real linear road are constructed. On the basis of the above model, this paper first improves the defect of the interference model in the study of the upper bound of the transmission capacity. Then it is proved that the transmission capacity of the network can reach the upper bound under the limit distribution condition of some simultaneous transmission vehicle nodes. According to this distribution, the expression of the upper bound of transmission capacity is derived, and the simulation is compared with the previous similar research. The results show that the improved upper bound has better performance in the environment of high vehicle node density and can accurately calculate the instantaneous maximum transmission capacity in simulation. Based on the improved upper bound of transmission capacity, the Rayleigh fading (Rayleigh Fading) channel environment is considered. By introducing new parameters such as average distance of transceiver node and outage probability, the upper bound of transmission capacity of linear VANET in Rayleigh fading channel is derived. The simulation results show that the average transmission capacity of linear VANET in Rayleigh fading environment is close to the upper bound. Based on the model and theoretical basis of the study, an accurate expression of the transmission capacity of linear VANET is derived at last. However, due to the high mathematical complexity, the expression needs to be further simplified. In general, based on the more realistic vehicle behavior model and the simulation of MAC layer channel access mechanism, the upper bound expression of linear VANET transmission capacity in large scale fading and Rayleigh fading environments is obtained, and its rationality is verified by simulation. At the same time, we try to deduce the exact expression of transmission capacity. The above research will provide some reference and reference value for the theory of VANET transport capacity which is highly consistent with the real environment.
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5;U495

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本文編號：2195335