【摘要】：車載自組織網(wǎng)絡是一種為車輛問通信而設計的無線自組織網(wǎng)絡。車載自自組織網(wǎng)絡不僅能夠用于降低交通事故和交通擁堵等問題的發(fā)生,而且能夠提供多種娛樂應用。由于車載自組織網(wǎng)絡廣泛的應用前景,近年來引起了世界各國工業(yè)界和學術(shù)界的高度關(guān)注,目前已成為通信網(wǎng)絡領(lǐng)域的一個研究熱點。本論文研究車載自組織網(wǎng)絡的媒介接入控制(Medium Access Control, MAC)層協(xié)議,重點研究MAC層協(xié)議的性能分析,論文的主要工作和創(chuàng)新之處包括以下四個方面：首先,論文研究了車載自組織網(wǎng)絡標準IEEE 802.11p的增強分布式信道接入(Enhanced Distributed Channel Access, EDCA)機制,并建立性能模型分析IEEE 802.11p EDCA機制的接入性能。在建立性能模型時,首先采用一個2維馬爾科夫模型對一個接入類型(Access Category, AC)隊列的退避過程進行描述,并建立該AC隊列發(fā)送概率和碰撞概率之間的關(guān)系。然后,采用一個1維的馬爾科夫模型對一個AC隊列的競爭時期進行描述,并建立該AC隊列發(fā)送概率和競爭概率之間的另一個關(guān)系。與大多數(shù)相關(guān)文獻中所建立模型不同的是,該模型采用無限狀態(tài)的1維馬爾科夫模型對一個AC隊列的在飽和狀態(tài)和非飽和狀態(tài)下的競爭時期進行建模。這兩個馬爾科夫模型考慮了能夠影響IEEE 802.11p EDCA機制接入性能的主要影響因素,包括飽和狀況、標準參數(shù)、退避凍結(jié)以及內(nèi)部碰撞。基于這兩個馬爾科夫模型,論文進一步推導出一個AC隊列的參數(shù)和該AC隊列接入性能(包括發(fā)送概率、碰撞概率、歸一化吞吐量以及平均接入延遲)之間的關(guān)系,并通過仿真結(jié)果驗證性能模型的有效性和準確性。然后,論文研究了車載自組織網(wǎng)絡中的公平接入問題,分析了非飽和狀態(tài)下基于IEEE 802.11分布式協(xié)作功能(Distributed Coordination Function, DCF)機制的公平信道接入?yún)f(xié)議接入性能。在建立性能模型時,首先推導出非飽和狀態(tài)下一個車輛的發(fā)送概率和最小競爭窗口之間的關(guān)系以及一個車輛的速度和最小競爭窗口之間的關(guān)系。基于該性能模型,在給定速度的情況下,車輛能夠確定最小競爭窗口實現(xiàn)不同車輛之間的公平接入。在此基礎上,進一步分析非飽和狀態(tài)下公平信道接入?yún)f(xié)議的吞吐量性能,并通過仿真結(jié)果驗證性能模型的有效性和準確性。之后,論文研究了一個基于時分多址(Time Division Multiple Access, TDMA)的經(jīng)典MAC協(xié)議—ADHOC MAC協(xié)議,并建立性能模型對ADHOCMAC協(xié)議的接入性能進行了分析。在建立性能模型時,首先采用一個馬爾科夫模型描述使用ADHOC MAC協(xié)議時在一幀結(jié)束時已經(jīng)成功接入一個時隙的車輛的數(shù)目�；谠擇R爾科夫模型,推導出使用ADHOC MAC協(xié)議時幀長和信道利用率之間的關(guān)系。基于推導出的這一關(guān)系,可以計算出最大化信道利用率的幀長。最后,論文針對車載自組織網(wǎng)絡中車輛數(shù)目變化頻繁這一特征,提出了一種基于動態(tài)幀長分配的廣播MAC協(xié)議。采用該協(xié)議,當網(wǎng)絡中車輛數(shù)目增加的時候,幀長會自適應增加。當網(wǎng)絡中車輛數(shù)目減少的時候,幀長會自適應減少。仿真結(jié)果表明,與VeMAC協(xié)議相比,基于動態(tài)幀長分配的廣播MAC協(xié)議能使網(wǎng)絡中車輛的未接入時隙次數(shù)始終為零,并且在初始幀長大于網(wǎng)絡中車輛數(shù)目時能夠有效提升網(wǎng)絡的信道利用率。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN929.5

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本文編號：2381787