基于協作的車載自組織網絡MAC協議研究.pdf

1、汽車在給人們的生活帶來便利的同時，也帶來了安全隱患、道路擁堵、資源浪費和環(huán)境污染等嚴重的問題。車載自組織網絡通過為車輛之間、車輛與基礎設施之間和車輛與行人之間提供及時可靠的通信服務，達到減少交通事故，提高道路運行效率，改善駕駛體驗等目的。因此，車載自組織網絡具有很強的實用性和巨大的商業(yè)潛力，已經吸引了國內外許多高校、科研機構和汽車制造商等的目光。
　　與其它自組織網絡相比，車載自組織網絡具有節(jié)點運動速度快、拓撲頻繁變化和無線鏈路質

2、量差等特點，這些特點給信息的傳輸和資源分配造成了很大的困難。另外，車載網可以提供各種不同類型的應用，這些應用對QoS的要求又有著很大的差異。因此，在車載自組織網絡中設計高效可靠的MAC協議成為了一個很重要的研究方向。另一方面，協作通信已經被證明是一種有效的對抗信道衰落，提高傳輸可靠性的方法。由于無線信道具有廣播特性，源節(jié)點在發(fā)送數據的時候，中繼節(jié)點也能夠收到來自源節(jié)點的信號，如果它將這一信息加以處理后，轉發(fā)給目的節(jié)點，目的節(jié)點就能夠收到

3、來自源節(jié)點和中繼節(jié)點的多路信號，從而獲得空間增益，提高傳輸可靠性。本文將協作通信引入MAC協議設計，針對車載網中的信息傳播容易受到無線信道質量不穩(wěn)定的影響這一根本性問題，提出了幾種基于協作的MAC協議。具體說來，本文的主要內容包括以下幾個方面:
　　1.由于車載網絡中無線信道很不穩(wěn)定，安全信息的傳輸容易受到影響，同時不同種類的應用具有不同的QoS要求。為了加強安全信息傳輸的可靠性，同時滿足其它應用的QoS要求，在DSRC多信道模型

4、下，提出了一個基于分簇的多信道協作MAC協議(MCC-MAC)。該協議針對不同的消息類型采用不同的信道接入方式。具體而言，為了保證安全信息的傳輸時延，該協議采用TDMA方式在簇內進行傳輸;而對非安全信息，則采用CSMA/CA方式接入信道。當有簇成員沒有接收到簇頭的廣播消息時，其它簇成員可以在空閑時隙上幫助轉發(fā)該消息，這大大提高了安全消息的傳輸可靠性。接下來，又對安全消息的接收成功率和時延進行了理論分析。最后，在NS-2平臺上對MCC-M

5、AC進行了仿真，并將仿真結果與現有協議進行了對比。理論分析及仿真實驗表明該協議不僅提高了安全信息的接收成功率，同時滿足了其它應用的QoS要求。
　　2.針對安全消息的單跳廣播容易受到無線信道衰落影響的問題，提出了一種基于重傳的單跳協作廣播協議(CB-TDMA)。具體而言，該協議通過采用協作廣播的方式，有效地提高了每次重廣播的接收成功率，并且減少了重廣播的次數，降低了消息的平均時延。另外，對安全消息的接收成功率和平均時延進行了理論分

6、析，并用MATLAB對分析結果加以驗證，結果表明CB-TDMA協議在提高廣播可靠性的同時，降低了平均時延。
　　3.為了加快安全信息的傳輸速度，同時增強信息的傳輸可靠性，提出了一種基于協作的多跳廣播協議(MCB)。具體而言，MCB協議在每一跳上都選擇距離發(fā)送節(jié)點最遠的下一跳節(jié)點，以減小消息的傳輸時延;同時，為了保證傳輸的可靠性，在每一跳范圍內，再選擇一個協作節(jié)點進行重廣播，網絡中的每個節(jié)點都能夠收到來自中繼鏈路和協作鏈路的兩路信號