多接口车载自组网频谱分配算法与接入技术研究

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1、东华大学硕士学位论文多接口车载自组网频谱分配算法与接入技术研究专业名称：信息与通信工程作者姓名：孙智乐指导老师：李德敏学校代码：10255学号：2121051多接口车载自组网频谱分配算法与接入技术研究RESEARCHOFSPECTRUMALLOCATIONALGORITHMANDACCESSTECHNOLOGYONMULTI-RADIOVANET专业：信息与通信工程姓名：孙智乐指导老师：李德敏教授二〇一五年二月东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。

2、所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或

3、扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。多接口车载自组网频谱分配算法与接入技术研究摘要近年来，车载自组织网络(VehicularAdHocNetwork，VANET)作为智能交通系统(IntelligentTransportSystems，ITS)的重要组成部分已经成为国内外工程界和学术界的研究热点。在需要保证网络QoS(QualityofService)的环境下，为车辆节点配备多个接口进行多信道通信技术应运而生，多接口VANET具有节点移动速度快、

4、网络拓扑频繁变化、车辆节点的空间分布不均匀、信道干扰等特点。基于多接口车载自组网本身特点与应用要求，研究无线频谱资源的分配以及高效可靠的介质访问控制（MAC）协议对车载网络的各项实际应用具有重要的理论指导价值和实际意义。频谱分配问题主要负责为不同的车辆节点单个射频分配相应的信道，消除信道切换所造成的通信链路之间的冲突；接入控制问题则主要负责解决不同车辆节点的多个射频同时接入信道产生的时机冲突，实现各射频接口合理高效的信道接入。研究和完善多接口VANET的频谱动态分配和信道高效接入具有重要的学术意义和应

5、用价值。本课题主要研究多接口VANET多信道通信的频谱分配算法和信道接入机制。首先，针对美国联邦通信委员会(FCC)划分的车载通信信道，分析常用频谱分配算法运用在车载自组织网中的不足，在图论I着色模型的基础上，分析信道的质量情况，定义了信道反馈矩阵，给出信道反馈矩阵中各元素的计算方法，提出了一种基于车辆节点信道反馈的动态频谱分配算法(ChannelFeedbackSpectrumAllocation，CFSA)。其次，针对为车辆节点单个射频通信分配的信道，分析多接口VANET信道接入所面临的挑战以及考

6、虑车辆节点所有射频通信造成的网络高负载特性，综合竞争类信道接入技术与时分多址技术的优点，提出了一种基于车辆节点多接口状态字的时分竞争信道接入技术（Time-divisionCompetitionChannelAccess，TCCA）。接着，在上述研究的基础上，搭建NS-2网络性能仿真平台。利用仿真平台，对本文提出的频谱分配算法以及信道接入技术进行性能仿真与分析。实验结果表明，CFSA算法实现了多接口VANET环境下的动态频谱分配，合理解决了信道分配不公平的情况，显著改善了网络性能；TCCA机制很大程度

7、上提高了节点接入信道的成功率，且具有良好的扩展性。最后，本文列出了一些有待解决和完善的问题，需要进一步去研究，从而引出后续研究改进的方向。关键词：车载自组网，多接口，多信道，频谱分配，信道接入IIRESEARCHOFSPECTRUMALLOCATIONALGORITHMANDACCESSTECHNOLOGYONMULTI-RADIOVANETABSTRACTInrecentyears,Vehicularad-hocnetwork(VehicularAdHocNetwork,VANET)asanimpo

8、rtantfoundationforintelligenttransportationsystem(ITS)hasbecomeahotspotoftheresearchonengineeringandacademiaathomeandabroad.UndertheenvironmentoftheneedtoguaranteenetworkQoS(QualityofService),themulti-channelcommunicationtechnolo