基于发送方丢包区分机制的车联网退避算法研究

摘要

在车联网协议中，正确判断数据帧丢失类型并采用合理的处理方法对提升协议性能具有重要意义。本文在深入研究IEEE802.11p协议的基础上，针对传统丢包区分算法在节点密集且高速运动的场景下表现不佳的问题，提出了一种基于发送方的丢包区分算法，并据此分别对MAC层单播模式和广播模式退避算法进行了改进。 首先本文提出了一种丢包区分算法，由发送方独立完成，通过探测信噪比和周围节点数，构建数学模型，预测碰撞丢包概率和弱信号丢包概率，进而判断丢包类型。该算法解决了传统算法在区分丢包类型时需要反复交换数据，增加额外网络开销的问题，同时还可以直接应用于广播模式中，解决广播模式无法判断信道环境等问题。仿真验证表明，算法在不修改数据帧格式、不添加其他控制帧的情况下，判断准确率达到95.59%。 针对IEEE802.11p MAC层在移动车辆节点密集时性能表现不佳的问题，本文提出了基于丢包区分算法的协议改进方案。在单播模式中，计算了改进算法中发送概率和碰撞概率，算法根据不同的丢包类型调整退避窗口和MCS值。从仿真分析可以得到，具有丢包区分机制的单播退避算法能够很好的适应环境，特别是在车辆节点较为密集的环境中显著提高了系统性能。 针对IEEE802.11p广播模式下无法根据周围环境做出合理调整的缺陷，本文提出了一种基于车辆节点数的自适应退避算法，并根据丢包区分算法使MAC层在适当的时候采用“两帧连传”的方式，该算法在时延合理的条件下，提高了数据传输的准确率。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文结构安排

第二章 车联网协议及关键算法

2.1 车载自组织网概述

2.2 IEEE 802.11p物理层协议标准

2.3 IEEE 802.11p MAC层

2.4 丢包区分算法

2.5 本章小结

第三章 基于发送方的丢包区分算法

3.1 算法原理

3.2 算法设计

3.3 差错信道下碰撞概率预测模型

3.4 仿真验证

3.5 本章小结

第四章 具有丢包区分机制的退避算法设计

4.1 基于丢包区分机制的单播退避算法研究

4.2 基于丢包区分机制的广播退避算法研究

4.3 本章小结

第五章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位论文期间所取得的成果