车联网中停放车辆资源的整合与优化研究

摘要

随着汽车工业的不断发展，车联网的数据传输需求日益增长，这对其系统容量和通信质量提出了更高的要求。对于车联网通信，主要存在两个方面的问题，一是城市区域复杂的地理环境所造成的阴影效应会导致传输信号的大幅度衰落；二是在郊区或夜晚等特殊位置或时间，道路上移动车辆数量的减少会导致车与车远距离通信受限。因此，仅使用现有的车联网资源，如移动车辆和路边单元，在一定程度上很难保证车与车通信质量。 针对这些问题，基于停放车辆数量远大于移动车辆且停放车辆大多停放在建筑物旁的统计特性，有学者提出将停放车辆作为通信资源加入车联网。但是，目前对该问题的研究仍存在大量不足，包括缺少合适的路由协议和停放车辆节能机制。因此，本文对这两个问题进行了深入分析并提出了相应的解决方案，主要贡献及创新点包括以下几个方面： （1）针对停放车辆辅助通信的车载自组织网络（Vehicular Ad-hoc Network, VANET）路由问题，本文提出了由周期性Hello数据包交互机制、候选中继列表更新算法、通信链路质量评估算法以及候选中继列表优选算法四部分组成的停放车辆辅助中继路由算法。该算法首先通过周期性广播Hello数据包的方式与附近车辆进行信息交互，并利用候选中继列表更新算法周期地维护可中继车辆列表，然后通过通信链路质量评估算法对所有通信链路进行质量评估，最后再使用候选中继列表优选算法从候选中继列表中选择出需要中继转发的车辆并对应设置再广播等待时延值。经仿真测试验证，该算法在端到端数据包交付率和交付质量上相较于仅使用移动车辆中继有了显著的提升。 （2）针对停放车辆辅助通信的VANET节能问题，本文提出了由停放车辆中继选择算法和停放车辆动态工作算法组成的停放车辆动态节能调度算法。该算法首先对整个道路上的移动车辆按照连通性进行分簇，然后使用停放车辆中继选择算法从道路两边的停放车辆中选出需要进行通信中继的停放车辆，最后再使用停放车辆动态工作算法根据当前服务需求量和车辆剩余电量等信息对选中的停放车辆进行工作模式的动态调整。经仿真测试验证，该算法能够根据移动车辆和停放车辆的密度动态选择中继车辆，并根据服务需求量等信息合理调整停放车辆的工作模式，这极大地提高了停放车辆的节能效率。

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1 第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 研究现状

1.2.1 车联网发展现状

1.2.2 广播路由研究现状

1.2.3 节能优化研究现状

1.3 研究背景与意义

1.4 论文组织结构

2 第二章 车联网相关技术

2.1 体系结构

2.1.1 概念定义

2.1.2 网络特征

2.1.3 分层架构

2.2 路由技术

2.2.1 单播路由协议

2.2.2 广播路由协议

2.3 相关模型

2.3.1 城市道路模型

2.3.2 车辆移动模型

2.4 停放车辆分析

2.4.1 停放车辆可行性

2.4.2 停放车辆统计特性

2.5 本章小结

3 第三章 停放车辆辅助中继路由模型及算法

3.1 问题描述

3.2 算法设计

3.2.1 算法概述

3.2.2 周期性Hello数据包交互机制

3.2.2 候选中继列表更新子算法

3.2.3 通信链路质量评估子算法

3.2.4 候选中继列表优选子算法

3.3 算法仿真分析

3.3.1 仿真环境

3.3.2 仿真结果

3.4 本章小结

4 第四章 停放车辆动态节能调度模型及算法

4.1 问题描述

4.2 算法设计

4.2.1 算法概述

4.2.2 停放车辆中继选择子算法

4.2.3 停放车辆动态工作子算法

4.3 算法仿真分析

4.3.1 仿真环境

4.3.2 仿真结果

4.4 本章小结

5 第五章 总结与展望

5.1 本文工作总结

5.2 未来工作展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果