基于多目標(biāo)優(yōu)化的VANET安全信息自適應(yīng)廣播協(xié)議跨層設(shè)計.pdf

1、隨著無線通信技術(shù)和汽車工業(yè)的發(fā)展，智能交通系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。作為智能交通系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，車輛自組織網(wǎng)（Vehicular Ad Hoc Network，VANET）越來越受到研究人員的重視。在面向交通安全方面的應(yīng)用中，VANET主要利用廣播的方式傳輸車輛周期性安全消息和事件觸發(fā)類消息，保證消息傳輸?shù)膶崟r性和可靠性。然而，VANET環(huán)境中車輛運(yùn)動速度快、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓l繁、信道質(zhì)量不穩(wěn)定等特點，給安全類信息的傳輸提出了新的挑戰(zhàn)，如何設(shè)計能夠

2、提供可靠廣播服務(wù)的媒體接入控制協(xié)議成為VANET領(lǐng)域的研究重點。
　　為了提高車輛安全信息廣播的可靠性和穩(wěn)定性，本文利用時分多址技術(shù)與載波監(jiān)聽多路訪問技術(shù)，設(shè)計了包含路側(cè)設(shè)備的車輛安全信息廣播機(jī)制，并采用跨層協(xié)議設(shè)計思想對媒體接入控制層與物理層進(jìn)行聯(lián)合優(yōu)化設(shè)計。本文的主要研究內(nèi)容和貢獻(xiàn)包括:
　　(1)深入分析并研究了VANET車輛安全信息廣播中媒體接入控制協(xié)議、物理層參數(shù)優(yōu)化及跨層協(xié)議設(shè)計的研究現(xiàn)狀，探索了有待進(jìn)一步研究的

3、問題，建立了VANET中車輛安全信息廣播的網(wǎng)絡(luò)通信模型。
　　(2)針對安全類信息的傳輸，本文基于時分多址技術(shù)與載波監(jiān)聽多路訪問技術(shù)兩種機(jī)制提出了面向車輛安全信息廣播的跨層自適應(yīng)MAC（Cross-layered AdaptiveMedium Access Control Layer，CA-MAC）協(xié)議設(shè)計方案。該協(xié)議采用集中式與分布式融合機(jī)制，利用路側(cè)設(shè)備作為集中控制器，負(fù)責(zé)其覆蓋范圍內(nèi)所有已接入網(wǎng)絡(luò)的車輛的時隙調(diào)度與分配，并可

4、以根據(jù)車輛密度的大小進(jìn)行協(xié)議幀長的自適應(yīng)調(diào)整;路側(cè)設(shè)備覆蓋范圍內(nèi)的各車輛節(jié)點采用時分多址技術(shù)周期性地廣播車輛安全類消息，并進(jìn)行分布式物理層參數(shù)協(xié)同優(yōu)化計算，同時采用載波監(jiān)聽多路訪問技術(shù)進(jìn)行緊急預(yù)警消息的傳輸和新車入網(wǎng)的申請。
　　(3)在時分多址技術(shù)框架下，本文基于協(xié)同差分進(jìn)化策略提出了CA-MAC傳輸控制參數(shù)多目標(biāo)分布式協(xié)同優(yōu)化算法。該算法中車輛節(jié)點以自身物理層傳輸速率和功率作為聯(lián)合決策變量，以網(wǎng)絡(luò)延遲、丟包率、有效吞吐量為優(yōu)化