车载自组织网络中MAC层信道分配机制与消息传输方法的研究

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1、硕士学位论文车载自组织网络中MAC层信道分配机制与消息传输方法的研究作者姓名吴朝东学科专业通信与信息系统指导教师胡斌杰教授所在学院电子与信息学院论文提交日期2018年4月ResearchonChannelAllocationMechanismandMessageTransmissionMethodofMACLayerinVANETADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WuChaodongSupervisor：Prof.HuBinjieSouthC

2、hinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TP393学校代号：10561学号：201520108713华南理工大学硕士学位论文车载自组织网络中MAC层信道分配机制与消息传输方法的研究作者姓名：吴朝东指导教师姓名、职称：胡斌杰教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：通信与信息系统研究方向：现代通信理论与技术论文提交日期：2018年4月10日论文答辩日期：2018年6月6日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：章秀银教授委员：胡斌杰教授潘

3、咏梅教授黄惠芬教授宋海娜高级工程师摘要车载自组织网络（VehicularAd-hocNetwork,VANET）是从传统移动自组织网络发展而来的，是智能交通系统（IntelligentTransportationSystem,ITS）的重要组成部分，也是提高交通效率、减少交通事故的核心技术。车载自组织网络具有拓扑结构动态变化、车辆节点高速移动、信道质量极不稳定等特点，车载网络中需要有频繁的信息交互，而消息的传输性能取决于介质访问控制（MediumAccessControl,MAC）协议，因此众多学者专家对MA

4、C协议进行了深入研究，旨在提升车载网络性能、适应不同通信场景和满足服务需求。本文对车载网络MAC层相关机制进行深入研究，主要的研究工作如下：本文系统总结了车载网络的整体架构、特点及相关协议标准，深入分析了车载网络MAC协议相关机制，同时详细阐述了车载网络MAC协议存在的问题与面临的挑战。深入研究了车载自组织网络MAC层信道分配机制，考虑真实车载网络场景中车辆节点分布不均匀且密度变化快的特点，现有协议机制不能很好地适应多变的网络场景，有鉴于此，本文提出了一种基于节点信标消息的自适应TDMA时隙分配策略（BMA策略

5、），运用自适应算法动态分配时隙，有效地减少了车辆获取时隙时的接入冲突和合并冲突。同时搭建仿真环境并与现有协议ADHOC、VeMAC进行网络性能对比。仿真结果表明，本文提出的BMA策略有更高的信道接入概率、更低的冲突率和更低的时延。针对传统TDMA协议在消息传输失败后重传效率低下的问题，本文提出了一种基于邻居节点协作通信的MAC层消息传输方法（RC-TDMA），主要通过引入协作节点来对传输失败的消息进行协作重传，并且充分利用当前时帧下的空闲时隙进行消息传输，有效提高了信道利用率，也降低了时延。搭建仿真环境并与传统

6、TDMA机制、C-TDMA机制进行网络性能对比。仿真结果表明，本文提出的RC-TDMA机制在每帧成功传输消息的平均时隙数、传输时延、吞吐量这些指标上有更优的表现，因此该机制适用于信道质量较差、消息传输可靠性较低的场景。关键词：车载自组织网络；MAC协议；信道分配机制；消息传输机制；协作通信本课题得到了广东高校产学研基地及科技成果转化重大项目(CGZHZD1102)、广州市产学研协同创新重大专项（2014Y2-00218）和工信部国家物联网专项(工信部科函[2014]351号)的资助。IAbstractVehi

7、cularAd-hocNetwork(VANET)isdevelopedfromtraditionalMobileAd-hocNetwork(MANET),whichisanimportantpartofIntelligentTransportationSystems(ITS).VANETisalsocoretechnologyforimprovingtrafficefficiencyandreducingtrafficaccidents.VANEThasthecharacteristicsofdynamict

8、opology,high-speedmovementofvehiclesandextremelyunstablechannelquality.VANETneedsfrequentinformationexchange,whilethetransmissionperformanceofmessagedependsonMediumAccessControl(MAC)protocol.The