学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

多载荷条件下VANET网络接入协议研究

作　者: 刘源
导　师: 邓晓华; 王玉皞
学　校: 南昌大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 多载荷 VANET CSMA TDMA 混合式接入技术
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 35次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

快速移动性与负载多样性的约束条件对智能交通系统中车辆通信网络的信道接入机制提出了新的挑战。传统接入协议的性能表现难以满足新时期智能车辆通信网络对信道接入机制提出的需求,因此必须在多种传统信道分配方式的基础上进行混合设计,使之能够动态、自适应的针对多载荷与车辆移动性进行信道的优化分配,实现在低负载条件下保持对信道的高效利用,高负载条件下保持网络性能的稳定与可靠,对节点的高移动性具有较强的鲁棒性。针对以上问题,本文提出CSMA与TDMA相融合的混合接入协议方案,将网络的接入协议设计要求与上层的多载荷应用综合考虑,通过合理的时隙规划与信道接入规则设计,实现以网络负载为控制因子的自适应调节机制。本文主要贡献与创新点如下：(1)深入调研了多载荷条件下VANET网络发展背景,分析了多载荷与与快速移动性对无线信道接入协议的性能要求,详细评估了CSMA与TDMA接入技术在相关交通通信网络中的应用现状,论证了两者的性能特点与互补性,明确了接入协议设计所面临的问题与挑战。(2)通过分布式时隙分配算法为节点进行初始化时隙分配并建立区域范围内帧结构,设置计时器功能模块,将CSMA竞争机制融入时隙中,采用退避机制区分节点优先级,利用广播竞争通告消息作为冲突解决方案。通过一系列功能模块的设计与信道接入规则的制定,形成在高负载时倾向以时隙分配信道为主,低负载条件下以竞争接入信道为主的自适应接入机制。(3)根据VANET网络应用的调研结果建立了高速公路环境下仿真场景,在NS2网络仿真软件中对相关设计方案进行了仿真实现。以仿真数据为依据,从信道利用率、丢包率和网络开销三个方面对混合型接入协议进行性能评估。结果表明,混合型接入协议在由低到高的动态负载条件下均具有较高的信道利用率,虽然由于竞争机制的固有缺陷出现了少量的丢包,但是与传统TDMA相比网络开销所占比例大大降低,提高了可用带宽。与此同时,混合协议对节点速度的变化表现出了很高的稳定性,表现更加均衡。最后通过辅助技术的仿真评估,对协议的进一步研究提供了理论基础。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第1章绪论  7-13
  1.1 VANET网络  7-9
    1.1.1 VANET网络的发展趋势  7-8
    1.1.2 网络负载的多样性  8
    1.1.3 网络拓扑结构的快速变化  8-9
  1.2 无线信道接入技术面临的挑战  9-11
  1.3 本文所做的工作  11-12
  1.4 文章结构安排  12-13
第2章接入协议的研究现状及应用  13-25
  2.1 信道接入技术  13-20
    2.1.1 信道接入技术介绍及分类  13-15
    2.1.2 竞争类接入机制及其代表CSMA/CA  15-17
    2.1.3 固定分配类接入机制及其代表STDMA  17-20
  2.2 智能交通网络中信道接入技术的应用  20-24
    2.2.1 CSMA/CA技术的应用现状及标准  20-22
    2.2.2 TDMA技术的应用现状及标准  22-23
    2.2.3 在多载荷条件下VANET网络的应用现状  23-24
  2.3 小结  24-25
第3章混合型接入协议的研究与设计  25-38
  3.1 协议设计思想概述  25-28
    3.1.1 协议设计的约束条件  25-27
    3.1.2 协议设计思想与原理  27-28
  3.2 关键功能模块设计  28-36
    3.2.1 查找邻节点与时隙分配  29-30
    3.2.2 建立区域帧结构  30-31
    3.2.3 时隙规划与信道接入控制规则  31-34
    3.2.4 区域时间同步  34-35
    3.2.5 冲突解决方案  35-36
  3.3 小结  36-38
第4章仿真实现与性能分析  38-58
  4.1 仿真工具的选择与介绍  38-41
    4.1.1 仿真工具的选择  38-40
    4.1.2 使用方法  40-41
  4.2 仿真场景的选择与建立  41-45
    4.2.1 网络场景及移动性设置  42-43
    4.2.2 网络负载设置  43-44
    4.2.3 其他仿真参数设置  44-45
  4.3 混合型接入协议的仿真实现  45-49
  4.4 仿真结果分析与性能评估  49-56
    4.4.1 协议性能对比分析  49-52
    4.4.2 速率对混合协议性能的影响  52-54
    4.4.3 辅助机制  54-56
  4.5 小结  56-58
第5章总结与展望  58-60
  5.1 本文工作总结  58-59
  5.2 研究展望  59-60
致谢  60-61
参考文献  61-65
攻读学位期间的研究成果  65

相似论文

基于ZigBee的奶牛个体识别与定位系统设计,TN929.5
面向信息物理系统的IEEE802.15.4MAC协议分析及优化,TP212.9
线偏振脉冲激光场中里德堡锂原子布居跃迁,O562
机械结构拓扑优化设计实例研究,TH122
基于时分的水声传感器网络MAC协议的研究,TP212.9
HART无线适配器的研究与设计,TN915.05
基于高斯—马尔科夫移动模型的VANET位置管理策略研究,TN929.5
基于Crossbow平台无线传感网中跨层优化算法的研究,TP212.9
基于CC2430的ZigBee节点设计及MAC层协议改进,TP212.9
基于ARM7平台的zigbee协议MAC层的实现与改进,TP212.9
基于TDMA的协同MAC协议设计与实现,TN915.04
IEEE 802.15.4时隙CSMA/CA算法改进研究与性能分析,TP212.9
蚁群算法在VANET路由协议的应用研究,TN929.5
认知无线电网络中频谱接入技术研究,TN925
基于混合元胞自动机方法的结构拓扑优化研究,O342
水下传感器网络MAC层协议的研究与设计,TP212.9
高密城区VANET移动模型下主/被动路由协议通信性能评估,TN915.04
VANET网络中无线衰落信道建模及链路性能评估,TN929.5
无线Mesh网络功率控制关键技术研究,TN929.5
VMF数据链MAC层协议研究及仿真,TN919.2
多用途AIS组网协议研究,TN929.532