车联网中多用户接入协议的优化方法研究

摘要

车联网由车辆节点及路旁设备组成，是应用于智能交通系统中的一种特殊移动自组织网络。由于车辆节点的快速移动，导致网络拓扑变化加剧，加之节点需要周期性地广播大量状态信息，从而导致无线信道的状况不稳定且信道易发生拥塞；此外，车联网业务对时延的要求很高，特别是与安全相关的应用，所以车联网的多用户接入协议的优化问题亟待解决。
　　本文的主要工作在于：首先，本文基于博弈论的相关理论知识及载波侦听/碰撞避免（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance，CSMA/CA）的介质访问控制层（Media Access Control，MAC）接入协议，结合车联网自身特点，对其连通性和拥塞度需求进行合理的折中，提出一种允许多节点并行传输的MAC协议——基于并行传输和亲密度的介质访问控制层（Proximity based Concurrent transmission MAC，PCM）协议，从而使车联网的整体性能获得提升；其次，基于预约的时分复用多址接入（Time Division Multiplexing Access，TDMA）协议，并为保证车辆节点在可容忍的时延要求范围内成功地获得服务时隙，提出一种保证业务时延要求并考虑时延敏感权重的闭环循环调度（Time-Sensitive Weighted Round Robin scheduler，TS-WRR）协议。
　　仿真结果表明：1.所设计的PCM协议，可使车联网的平均时延、网络吞吐等性能获得极大的提升；2.所设计的TS-WRR协议，可使车联网的时隙利用率、最大超出时延等性能获得很好的保证。以上两种网络接入优化协议均适用于车辆节点以中低速行驶的车联网中。