面向安全需求的VANET信道拥塞联合控制框架

摘要

安全是智能交通领域内最重要的议题之一，而基于通信的主动协作安全方式相对于其他方式的安全协作式方式有着巨大的优势。然而，受限于通信协议的性能，在交通相对拥挤的情况下信道容易处于拥塞状态并且导致安全应用的性能急剧下降。为了能够更清晰地了解基于信标消息的安全协作方式的工作原理、安全应用对信标消息提出的需求的特征，本文提出了安全应用与信标消息的采样关系模型，根据奈奎斯特采样定理给出了保证一定程度安全的必要条件，并依据需求的特征和信道的特征提出了DB模式的信标消息发送方式以及这种方式下安全应用对信标消息的安全需求模型。在此基础上，本文提出了依据安全需求减少相对次要的信标消息发送来降低信道拥塞程度的方法，并提出了基于安全需求模型的功率速率联合拥塞控制框架。本文通过Veins车联网仿真平台对联合拥塞控制框架进行了验证，通过对比DB模式与FP模式在不同车流密度下的信标消息成功接收率以及平均危险路程和方差，证明DB模式相比较于FP模式，在减少高车流密度时的通信拥塞以及增加交通安全性方面有显著提高。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 研究目的与意义

1．3 研究现状

1．3．1 传输功率拥塞控制方法

1．3．2 基于速率控制的拥塞控制方法

1．3．3 功率-速率联合控制方法

1．4 本文组织结构

2 相关技术及理论方法

2．1 VANET框架

2．2 交通流理论

2．3 通信技术

3 安全需求模型与信标发送模式

3．1 信标消息与安全概述

3．1．1 安全应用与信标消息的协作方式

3．1．2 安全应用对信标消息的要求

3．1．3 当前拥塞控制方案存在的问题

3．2 安全需求模型与需求特征分析

3．2．1 采样模型

3．2．2 相关状态建模

3．2．3 需求特征分析

3．3 信标消息发送模式分析

3．3．1 IEEE802．11p性能评估

3．3．2 固定参数发送方式的不合理性分析

3．3．3 DB发送模型与安全指标

3．4 本章小结

4 面向安全的联合拥塞控制框架

4．1 联合控制框架

4．1．1 框架说明

4．1．2 模型参数说明

4．1．3 拥塞控制流程

4．2 交通微观拓扑建模

4．2．1 邻近车辆状态评估

4．2．2 拓扑关系的定义

4．2．3 微观拓扑与安全

4．3 基于安全指标的信标消息发送过程建模

4．3．1 安全指标与发送功率

4．3．2 安全指标与发送速率

4．3．3 DB协调算法

4．4 进一步讨论

4．4．1 安全指标与应用指标

4．4．2 安全指标与信道状态

5 仿真评估与验证

5．1 仿真平台介绍

5．2 仿真场景与参数设计

5．2．1 通信指标的验证

5．2．2 安全指标的验证

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢