基于IEEE 802.11p协议的退避算法研究

摘要

车载自组织网络作为解决各种交通问题的新途径，近年来得到了大力发展，其中安全应用作为车载自组织网络的基础应用主要用来解决交通事故、ITS、提供交通预警和实现 IOV（车联网）等。V2V也成为国际上最新IOV核心技术之一。而Mobile AdHoc和V2V都需要车辆与车辆之间的动态快速短包分组通信。安全应用对广播消息的接收率及平均到达时延要求极高，但是由于车载自组织网络IEEE802.11p协议中传统二进制指数退避算法的局限性，导致其性能不能满足安全应用的要求，因此研究一种适用于车载自组织网络媒体接入过程的退避算法具有重要意义。本文针对上述问题进行深入研究，主要工作如下：
　　首先，针对传统退避算法中广播消息接收率低的问题，本文通过建立Markov链模型，从理论上推导出信标消息的碰撞概率和过期概率随最小竞争窗口的变化关系，最优的最小竞争窗口值应该满足这二者相等，从而保证广播消息的接收率达到最佳。
　　其次，针对传统车载自组织网络退避算法退避因素过于单一、退避阶数幅度过大等问题，本文提出了一种基于概率预测的退避算法DSPCEB（Density-Speed-Priority Collision Expiration Backoff）。该算法分为两部分：
　　（1）考虑单一车辆、单种类型的消息时，根据信标消息碰撞概率和过期概率的相对大小线性调整竞争窗口值；
　　（2）考虑实际车载网络场景时，将实际车载网中的车辆密度、行驶速度、消息种类考虑在内，对退避次数和信道接入的公平性进行优化。
　　最后，利用VanetMobiSim和NS2对本文提出的DSPCEB退避算法进行了仿真分析，仿真结果证明，该算法在广播消息的接收率和平均到达时延方面的性能均有所提升，且信道接入的公平性也得到了优化，能够保证紧急广播消息接入信道的优先权。

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专用术语注释表

第一章 绪论

1.1问题描述及研究目标

1.2国内外研究现状

1.3本文主要工作及章节安排

第二章 相关背景知识介绍

2.1车载自组织网络

2.2 IEEE 802.11标准

2.3 IEEE 802.11p协议

2.4基于CSMA/CA的现有退避算法介绍

2.5本章小结

第三章 IEEE 802.11p协议动态竞争窗口模型研究

3.1仿真工具介绍

3.2 IEEE 802.11p动态竞争窗口模型研究

3.3本章小结

第四章 VANET中基于概率预测的退避算法研究

4.1基于信标消息碰撞概率和过期概率相对大小的退避算法

4.2 VANET真实场景退避算法优化

4.3 DSPCEB算法仿真验证

4.4本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间发表的论文

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目

致谢