基于车载自组织网络的TDMA MAC协议研究

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1、工程硕士学位论文基于车载自组织网络的TDMAMAC协议研究作者姓名蔺丽钊工程领域电子与通信工程校内指导老师胡斌杰教授校外指导老师王进高级工程师所在学院电子与信息学院论文提交日期2018年4月ResearchonVehicleAd-hocNetworkbasedTDMAMACProtocolADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：LinLizhaoSupervisor：Prof.HuBinjieSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou

2、,China分类号：TP393学校代号：10561学号：201521009712华南理工大学硕士学位论文基于车载自组织网络的TDMAMAC协议研究作者姓名：蔺丽钊指导教师姓名、职称：胡斌杰教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：电子与通信工程论文形式：□产品研发□工程设计应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：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、黄惠芬教授、潘咏梅教授、宋海娜高级工程师摘要

3、随着无线通信技术的快速发展和国家对物联网的大力支持，车载自组织网络（VehicularAd-hocNetwork,VANET）受到越来越多的关注。有别于传统无线网络，VANET中车辆节点高速运动的特点对网络性能提出更高的要求。MAC协议作为网络通信的关键技术，其研究具有十分重要的现实意义。本文研究了VANET的MAC协议的CSMA/CA、TDMA和混合接入的三种信道接入机制，用经典协议为例分析了三种接入机制的优缺点，然后针对现有协议的消息碰撞对网络性能的影响问题，提出了一种基于车载自组织网络的TDMAMAC协议。该协议工作于车辆的集中

4、式拓扑结构，在中继节点和路侧单元（RoadSideUnit，RSU）的协助下完成消息碰撞的预测、避免及时隙的合理分配。论文的主要工作如下：（1）针对集中式拓扑结构中RSU无法获取其范围内所有节点的发送数据问题，提出了一种中继节点选择方法。RSU根据节点位置、速度和RSU对该节点的最大接收信号强度为标准选择中继节点，利用层次分析法计算权值，旨在完成在不同的簇内节点消息向RSU的顺利转发。（2）针对MAC协议中的消息碰撞问题，提出了一种基于RSU辅助的消息碰撞预测及避免策略，RSU收集由中继节点转发的RSU范围内所有节点的信息，计算占用相同

5、时隙的节点在下一个时隙周期的相对位置，如果相对位置小于两倍的消息传输距离，则判定为碰撞可能发生，之后RSU为选出的节点重新选择时隙并在RSU时隙广播更新的时隙占用列表；RSU为新加入节点设置可接入时隙集，减小可能发生的接入碰撞并降低节点占用时隙后可能出现的合并碰撞。（3）MATLAB仿真结果表明本文提出的MAC协议可有效减小消息碰撞的发生，提高了网络吞吐量和消息投递率并减小了时延。关键词：车载自组织网络；MAC协议；TDMA；中继节点选择；碰撞预测及避免*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

6、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。IAbstractWiththerapiddevelopmentofwirelesscommunicationtechnologyandthecountry’sstrongsupportfortheInternetofThings,VehicleAd-hocNetworksarereceivingmoreandmoreattention.Unliketraditionalwirelessnetworks,thecharac

7、teristicofhigh-speedmotionofvehiclenodesinVANETputsforwardhigherrequirementsonnetworkperformance.TheresearchofMACprotocolwhichisthekeytechnologyintelecommunicationhasveryimportantpracticalsignificance.ThispaperstudiesthethreechannelaccessmechanismswhichareCSMA/CA,TDMAand

8、hybridaccessoftheVANETMACprotocol.Usingtheclassicprotocolasexamples,theadvantagesanddisadvantagesofthet