5G多接入邊緣計算車聯網拓撲優(yōu)化研究
發(fā)布時間：2021-04-18 05:43
即將到來的5G時代主要面對三大場景,即增強型移動寬帶、超高可靠超低時延通信和海量機器類通信。車聯網作為“超高可靠超低時延”場景的代表,是公認的5G技術的垂直產業(yè),與5G的深入耦合將推動車聯網從單車智能到車路并舉的轉變。然而5G技術對各項通信性能指標均有著極嚴苛的要求,僅靠傳統的車云網絡無法真正實現對5G技術的支撐。本文針對基于5G微基站的多接入邊緣計算車聯網（5G Micro Base Station-based MEC-VANET Networks,MVN）開展研究,該網絡通過在道路兩邊部署5G微基站,替代傳統的路側單元,從而為車輛終端提供更快更穩(wěn)定的連接,并在微基站上引入多接入移動邊緣計算設備單元對時延敏感信息進行實時處理,旨在降低時延、避免帶寬資源浪費。本文對MVN網絡模型下的拓撲優(yōu)化和規(guī)模測算（Topology Optimization and Dimensioning,TOD）問題進行了較為深入的探索,為5G技術與車聯網的融合和部署提供了理論依據和技術支撐。首先,本文研究了一種基于樹形拓撲的MVN網絡架構,為車聯網提供低延遲、高穩(wěn)定的連接,避免帶寬資源的浪費。在此基礎上,對基...
【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校
【文章頁數】：78 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２．１?，車聯網網絡架構??Ｆｉｇ．?２．１?Ｎｅｔｗｏｒｋ?ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＶＡＮＥＴ??如圖２．１所示，Ｖ２Ｘ通信主要由午．車：通倍（Ｖｃｈｉｃｌｃ－ｔｏ－Ｖｅｈｉｃｌｅ，?Ｖ２Ｖ）和午：路通倍??（Ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－ＲＳＵ，?Ｖ２Ｒ）：??
Ｅ）以及通信技術（例??如８０２．１１口、％舊、２４１３￡＾等）傳輸感知層收集到的數據［３（）］。傳輸層會綜合利用邊緣計??算、云計算等技術，實現車聯網與各種異構網絡間的通信，使得車聯網應用層的各種應??用切實落地。??應用層是其他子系統的接口，可以利用計算、處理后的信息，提供諸如行車安全、??出行娛樂、路線指引、停車誘導等各種服務，這些服務不但要緊緊依靠當下的技術，而??且要做到能夠適應車聯網未來的網絡拓展［３１］。??交?—ｆ行車、??感知層?傳輸層?％?應用層??圖２．?２車聯網體系架構??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｙｓｔｅｍ?ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＶＡＮＥＴ??２．?１．２車聯網關鍵通信技術??（１）控制器局域網絡（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ?Ａｒｅａ?Ｎｅｔｗｏｒｋ，ＣＡＮ?），ＣＡＮ技術適用于大數??據量、短距離（通信距離小于４０ｍ時速率可達１Ｍｂｐｓ），或小數據量、長距離（通信??距離最長可達ｌ〇ｋｍ，對應速率會低于５Ｋｂｐｓ）的場景下，如車輛內部通信。車輛內部??通信就是車內的智能設備與車輛終端設備進行信息采集、交互后對車輛終端進行的有效??管控。車內的通信范圍有限且環(huán)境相對靜止，對延遲的敏感度較高，ＣＡＮ技術的出現??可以滿足車內通信對于實時性、可靠性的需求，已被廣泛認可。??（２）?ＲＦＩＤ技術，ＲＦ［Ｄ主要由閱讀器、標簽以及天線構成，可通過射頻信號對高??速移動的物體進行識別長期以來，ＲＦＩＤ技術一直廣泛應用于車聯網，可提供車輛??識別、擁堵收費、黑名單管控等服務，是車聯網的強有力支撐技術之一。??－８?－??
?大連海事大學專業(yè)學位碩士學位論文???４?ｂｓ??ＭＥＣＰ??／?＼?／?＼??＼?／?Ｔ??１?Ｉ?Ｓ??／?＼?Ｉ?，?■?ｌ?ｇＮＢ??ＤＱ?ＯＤ?ＯＤ?ＯＤ?ＯＤ?ＤＤ?ＱＤ?ｖｅｈｉｃｌｅ??圖３．?２?ＭＶＮ拓撲圖??Ｆｉｇ．?３．２?Ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ｏｆＭＶＮ?Ｎｅｔｗｏｒｋ??３．４?ＭＶＮ網絡部署的關鍵因素??（１）部署場景，本文主要針對一些較敏感、事故高發(fā)的路段作為部署場景進行仿??真。針對車聯網道路形態(tài)的不同分別對單行路、Ｔ字路、十字路、雙十字路、井字路等??場景進行了部署；針對車聯網車輛終端分布極不平衡的特性，在大規(guī)模網絡場景中對一??些路段進行較為密集的ＴＰ點設置、對另一些路段進行較為稀疏的ＴＰ點設置，基于ＭＶＮ??架構的ＴＯＤ問題要完成對不同的道路形態(tài)、分布不均衡的ＴＰ點的百分百覆蓋，以此驗??證模型的可行性、可拓展性，證明基于ＭＶＮ架構的ＴＯＤ問題并不只是停留在理論層??面的、而是對現實生活中的部署具有指導性意義的。??（２）拓撲結構，樹形拓撲由星Ｍ拓撲演化而來，網絡中的節(jié)點層次結構清晰，由??一個根節(jié)點、多個分支節(jié)點、多個葉子節(jié)點組成。樹型拓撲的可拓展性好，適合應用于??節(jié)點數量大、頻繁接入或移出網絡的場景，車聯網網絡拓撲高度變化以及海量終端節(jié)點??等特性使得本文采用了靈活的樹形拓撲結構，以ＢＳ為根節(jié)點、以ＭＥＣＰ和ｇＮＢ為分??支節(jié)點、以車輛終端為葉子節(jié)點，對ＭＶＮ架構進行了部署。??（３）?ＭＥＣＰ的資源配置，ＭＥＣ有著強大的通信、．計算以及存儲能力，ＭＥＣＰ的??部署使得車輛終端用戶的計算任務可以卸載到網絡邊緣，大大縮短了時延并降低了傳統??云計算中心的壓
【參考文獻】：
期刊論文
[1]C-V2X標準演進及產業(yè)化綜述[J]. 張?zhí)?湯利順,王彥聰,李長龍. 汽車文摘. 2020(02)
[2]5G蜂窩車聯網組網性能研究[J]. 王君,紀曉東,張欣然,溫曉然,佟佳俊. 電信科學. 2020(01)
[3]V2X車聯網關鍵技術研究及應用綜述[J]. 繆立新,王發(fā)平. 汽車工程學報. 2020(01)
[4]SDN和MEC架構下V2X卸載與資源分配[J]. 張海波,王子心,賀曉帆. 通信學報. 2020(01)
[5]一種基于車聯網的邊緣云資源分配優(yōu)化方案[J]. 溫琦麗,洪高風,蘇偉. 電信科學. 2019(S2)
[6]現代5G通信關鍵技術特點及現存問題[J]. 石巖松. 通訊世界. 2019(09)
[7]車聯網前程遠大——2019年車聯網產業(yè)發(fā)展報告[J]. 本刊綜合. 中國公路. 2019(05)
[8]面向5G需求的移動邊緣計算[J]. 田輝,范紹帥,呂昕晨,趙鵬濤,賀碩. 北京郵電大學學報. 2017(02)
[9]5G若干關鍵技術評述[J]. 張平,陶運錚,張治. 通信學報. 2016(07)
[10]5G超密集組網網絡架構及實現[J]. 張建敏,謝偉良,楊峰義. 電信科學. 2016(06)
博士論文
[1]5G移動通信網絡中緩存與計算關鍵技術研究[D]. 賈慶民.北京郵電大學 2019
[2]車聯網環(huán)境下高速公路車輛跟馳模型及仿真研究[D]. 顧海燕.東南大學 2017
碩士論文
[1]基于進化計算的車聯網路側單元部署優(yōu)化方法研究[D]. 趙冠宇.吉林大學 2019
本文編號：3144921
【文章來源】：大連海事大學遼寧省 211工程院校
【文章頁數】：78 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２．１?，車聯網網絡架構??Ｆｉｇ．?２．１?Ｎｅｔｗｏｒｋ?ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＶＡＮＥＴ??如圖２．１所示，Ｖ２Ｘ通信主要由午．車：通倍（Ｖｃｈｉｃｌｃ－ｔｏ－Ｖｅｈｉｃｌｅ，?Ｖ２Ｖ）和午：路通倍??（Ｖｅｈｉｃｌｅ－ｔｏ－ＲＳＵ，?Ｖ２Ｒ）：??
Ｅ）以及通信技術（例??如８０２．１１口、％舊、２４１３￡＾等）傳輸感知層收集到的數據［３（）］。傳輸層會綜合利用邊緣計??算、云計算等技術，實現車聯網與各種異構網絡間的通信，使得車聯網應用層的各種應??用切實落地。??應用層是其他子系統的接口，可以利用計算、處理后的信息，提供諸如行車安全、??出行娛樂、路線指引、停車誘導等各種服務，這些服務不但要緊緊依靠當下的技術，而??且要做到能夠適應車聯網未來的網絡拓展［３１］。??交?—ｆ行車、??感知層?傳輸層?％?應用層??圖２．?２車聯網體系架構??Ｆｉｇ．?２．２?Ｓｙｓｔｅｍ?ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＶＡＮＥＴ??２．?１．２車聯網關鍵通信技術??（１）控制器局域網絡（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ?Ａｒｅａ?Ｎｅｔｗｏｒｋ，ＣＡＮ?），ＣＡＮ技術適用于大數??據量、短距離（通信距離小于４０ｍ時速率可達１Ｍｂｐｓ），或小數據量、長距離（通信??距離最長可達ｌ〇ｋｍ，對應速率會低于５Ｋｂｐｓ）的場景下，如車輛內部通信。車輛內部??通信就是車內的智能設備與車輛終端設備進行信息采集、交互后對車輛終端進行的有效??管控。車內的通信范圍有限且環(huán)境相對靜止，對延遲的敏感度較高，ＣＡＮ技術的出現??可以滿足車內通信對于實時性、可靠性的需求，已被廣泛認可。??（２）?ＲＦＩＤ技術，ＲＦ［Ｄ主要由閱讀器、標簽以及天線構成，可通過射頻信號對高??速移動的物體進行識別長期以來，ＲＦＩＤ技術一直廣泛應用于車聯網，可提供車輛??識別、擁堵收費、黑名單管控等服務，是車聯網的強有力支撐技術之一。??－８?－??
?大連海事大學專業(yè)學位碩士學位論文???４?ｂｓ??ＭＥＣＰ??／?＼?／?＼??＼?／?Ｔ??１?Ｉ?Ｓ??／?＼?Ｉ?，?■?ｌ?ｇＮＢ??ＤＱ?ＯＤ?ＯＤ?ＯＤ?ＯＤ?ＤＤ?ＱＤ?ｖｅｈｉｃｌｅ??圖３．?２?ＭＶＮ拓撲圖??Ｆｉｇ．?３．２?Ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ｏｆＭＶＮ?Ｎｅｔｗｏｒｋ??３．４?ＭＶＮ網絡部署的關鍵因素??（１）部署場景，本文主要針對一些較敏感、事故高發(fā)的路段作為部署場景進行仿??真。針對車聯網道路形態(tài)的不同分別對單行路、Ｔ字路、十字路、雙十字路、井字路等??場景進行了部署；針對車聯網車輛終端分布極不平衡的特性，在大規(guī)模網絡場景中對一??些路段進行較為密集的ＴＰ點設置、對另一些路段進行較為稀疏的ＴＰ點設置，基于ＭＶＮ??架構的ＴＯＤ問題要完成對不同的道路形態(tài)、分布不均衡的ＴＰ點的百分百覆蓋，以此驗??證模型的可行性、可拓展性，證明基于ＭＶＮ架構的ＴＯＤ問題并不只是停留在理論層??面的、而是對現實生活中的部署具有指導性意義的。??（２）拓撲結構，樹形拓撲由星Ｍ拓撲演化而來，網絡中的節(jié)點層次結構清晰，由??一個根節(jié)點、多個分支節(jié)點、多個葉子節(jié)點組成。樹型拓撲的可拓展性好，適合應用于??節(jié)點數量大、頻繁接入或移出網絡的場景，車聯網網絡拓撲高度變化以及海量終端節(jié)點??等特性使得本文采用了靈活的樹形拓撲結構，以ＢＳ為根節(jié)點、以ＭＥＣＰ和ｇＮＢ為分??支節(jié)點、以車輛終端為葉子節(jié)點，對ＭＶＮ架構進行了部署。??（３）?ＭＥＣＰ的資源配置，ＭＥＣ有著強大的通信、．計算以及存儲能力，ＭＥＣＰ的??部署使得車輛終端用戶的計算任務可以卸載到網絡邊緣，大大縮短了時延并降低了傳統??云計算中心的壓
【參考文獻】：
期刊論文
[1]C-V2X標準演進及產業(yè)化綜述[J]. 張?zhí)?湯利順,王彥聰,李長龍. 汽車文摘. 2020(02)
[2]5G蜂窩車聯網組網性能研究[J]. 王君,紀曉東,張欣然,溫曉然,佟佳俊. 電信科學. 2020(01)
[3]V2X車聯網關鍵技術研究及應用綜述[J]. 繆立新,王發(fā)平. 汽車工程學報. 2020(01)
[4]SDN和MEC架構下V2X卸載與資源分配[J]. 張海波,王子心,賀曉帆. 通信學報. 2020(01)
[5]一種基于車聯網的邊緣云資源分配優(yōu)化方案[J]. 溫琦麗,洪高風,蘇偉. 電信科學. 2019(S2)
[6]現代5G通信關鍵技術特點及現存問題[J]. 石巖松. 通訊世界. 2019(09)
[7]車聯網前程遠大——2019年車聯網產業(yè)發(fā)展報告[J]. 本刊綜合. 中國公路. 2019(05)
[8]面向5G需求的移動邊緣計算[J]. 田輝,范紹帥,呂昕晨,趙鵬濤,賀碩. 北京郵電大學學報. 2017(02)
[9]5G若干關鍵技術評述[J]. 張平,陶運錚,張治. 通信學報. 2016(07)
[10]5G超密集組網網絡架構及實現[J]. 張建敏,謝偉良,楊峰義. 電信科學. 2016(06)
博士論文
[1]5G移動通信網絡中緩存與計算關鍵技術研究[D]. 賈慶民.北京郵電大學 2019
[2]車聯網環(huán)境下高速公路車輛跟馳模型及仿真研究[D]. 顧海燕.東南大學 2017
碩士論文
[1]基于進化計算的車聯網路側單元部署優(yōu)化方法研究[D]. 趙冠宇.吉林大學 2019
本文編號：3144921
本文鏈接：http://www.sikaile.net/kejilunwen/xinxigongchenglunwen/3144921.html
