【摘 要】
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车载自组织网络作为智能交通系统不可或缺的组成部分,能够为交通参与者所需要的安全类、服务类、管理类等丰富的上层应用提供网络支持。网络中的节点共享无线信道,高效的信道资源分配机制是节点及时可靠传输安全类消息、提升非安全类消息传输吞吐量的关键一环。TDMA机制能够确保网络中的节点高效传输各类数据,然而车辆节点高速移动、网络拓扑动态变化等特性给基于TDMA的MAC协议设计带来了挑战。分布式场景中基于slo
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车载自组织网络作为智能交通系统不可或缺的组成部分,能够为交通参与者所需要的安全类、服务类、管理类等丰富的上层应用提供网络支持。网络中的节点共享无线信道,高效的信道资源分配机制是节点及时可靠传输安全类消息、提升非安全类消息传输吞吐量的关键一环。TDMA机制能够确保网络中的节点高效传输各类数据,然而车辆节点高速移动、网络拓扑动态变化等特性给基于TDMA的MAC协议设计带来了挑战。分布式场景中基于slot分组的协议在面对动态变化的双向车流时,频繁出现的借用对向分组内slot的现象严重影响了分组方案降低冲突的效果。在多RSU场景中使用DSRC/mm Wave混合通信时,DSRC频段的干扰和冲突降低了安全类消息传输的及时性与可靠性,mmWave频段的冲突、耳聋节点与链路干扰又会严重降低非安全类消息传输的吞吐量。本文针对车载自组织网络的不同场景,分别设计了基于TDMA的高效MAC协议:(1)为了缓解分布式场景中动态变化的双向车流对协议安全性与可靠性的影响,本文设计了车流自适应的低冲突TDMA-MAC协议。基于车流平衡度的调整方案存在着过早调整和超出需求的局限性,对此本文采用slot占用率作为分组调整的判断依据,设计了详细的分组扩展与收缩策略以适应车流实际分布。同时优化了 slot分组方案和预约策略,将相对速度差异较小的分组安排在分组相交处,节点综合考虑多种条件决定其预约slot的最终选择,进一步降低了网络中发生冲突的概率。实验结果表明本文所提方案能有效适应双向车流的动态变化,保持协议整体低冲突的特性不受影响。(2)为了在多RSU场景中实现高效的DSRC/mmWave混合通信,本文在DSRC频段设计了无干扰、低冲突的slot分配方案。针对RSU通信范围较大时预约slot与分配slot之间存在的冲突,重新划分TDMA帧结构将其区分开来。为了在分配信道资源时不降低网络负载,通过RSU联合确认交叉区域内节点记录,固定slot分配结果的方式避免了交叉区域内的干扰。同时采用潜在冲突检测以及相邻RSU交替进行slot分配与协调的策略,实现了网络整体低冲突的目标。最后使用DSRC频段信道资源分配结果辅助mm Wave通信,有效缓解冲突、耳聋节点与链路干扰等问题对数据传输的影响。实验结果表明本文所提方案能有效降低整体网络的冲突率,提高不同频段数据传输效率和吞吐量。
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