基于4G-LTE与WAVE的车联网无线通信平台构建与性能测试

摘要

以往车联网研究缺乏在实际环境下对网络性能的测试，针对这一问题论文设计并搭建了基于4G-LTE与WAVE的车联网无线通信平台，在该平台上进行车载环境下4G-LTE和WAVE性能测试，并得出测试结论。论文的主要工作内容如下：
　　1．针对交通过程中辅助驾驶、信息发布、自由流收费等应用需求，设计并整理了依据通信方式分类的三大类共46个交通安全、非安全应用。针对应用特点讨论车联网应用对网络承载内容和网络通信性能的客观需求。依据分析所得的应用特点和网络需求，结合现有主流无线承载网络的性能特点，选择4G-LTE和WAVE作为车联网应用的承载网络。
　　2．设计并建立基于4G-LTE与WAVE的车联网无线通信平台。针对4G-LTE的蜂窝网络结构和WAVE的ad hoc网络结构，分别设计并开发测试程序。测试程序能将网络实测性能数据与终端的位置信息、速度信息组合并记录，获取不同环境、运动场景下4G-LTE与WAVE的通信性能，以完成不同车载环境的网络性能测试实验。
　　3．在对4G-LTE性能特点研究的基础上，结合车联网通信需求，分析了4G-LTE应用于交通信息发布类应用的优势，如布设范围广、IP永远在线等；可能出现的问题，如组播能力差等。针对这些问题，结合实验条件，设计并进行了针对天线下信号较差、信号遮蔽和站间干扰/小区切换三种状态下车载4G-LTE传输时延和吞吐量测试。实验得出结论：4G-LTE适用于Internet接入和交通信息服务等非安全交通应用。
　　4．在对WAVE性能特点研究的基础上，结合车联网通信需求，分析了WAVE应用于车路协同安全应用的优势，如数据包错误率低、能够有效克服快衰落等；可能出现的问题，如基本服务集问题、隐藏终端问题等。针对这些问题结合实验条件，设计并进行了跟驰、会车和相对运动三种场景下WAVE传输时延和吞吐量测试。实验得出结论：WAVE适用于对网络吞吐量要求较小的交通安全应用。
　　论文对上述工作进行集成，根据实际测试得出4G-LTE与WAVE在车载环境下网络性能，对性能数据进行分析，证明了4G-LTE和WAVE在车载异构网络中有着不同的优势和作用。

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第一章 绪论

1.1 论文的研究背景

1.2 论文研究的目的和意义

1.3 国内外研究现状

1.4 论文的主要研究内容及章节安排

第二章 面向车联网应用的通信性能需求分析

2.1 车联网应用场景分析

2.2 车路通信类应用需求分析

2.3 车车通信类应用需求分析

2.4 信息交互（车车，车路复杂交互）类应用需求分析

2.5 现有无线通信技术应用于车联网可行性分析

第三章 基于4G-LTE与WAVE的车联网无线通信平台构建

3.1 车联网无线通信平台需求分析

3.2 车联网无线通信平台架构

3.3 车联网无线通信平台系统开发

第四章 基于4G-LTE的车联网无线通信性能测试

4.1 4G-LTE网络的技术特点

4.2 4G-LTE针对交通信息服务的优势与问题

4.3 测试方案设计

4.4 测试结果分析

第五章 基于WAVE的车联网无线通信性能测试

5.1 WAVE无线通信的技术特点

5.2 WAVE应用于车路协同的优势与问题

5.3 面向行车安全的WAVE性能测试

5.4 测试结果分析

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读学位期间取得的研究成果

致谢