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车载无线自组织网络(Vehicular Ad-hoc Network,VANET)这个概念,最初的动机是作为交通安全问题的统一解决方案,同时能够为提升交通效率来提供高效的统一解决平台。国际电气电子工程师协会IEEE专门成立了IEEE 802.11p与IEEE 1609两个工作组来对VANET未来的发展方向进行研究并制定相应的协议规范。一方面,IEEE 1609.4标准将无线信道划分成两种信道类别,分别是控制信道(Control Channel,CCH)与服务信道(Service Channel,SCH),其中CCH信道被用于传递安全消息与控制消息,而SCH信道则被用于传递和安全消息无关的增值业务。但是该标准没有规定多信道协同的具体策略且使用了固定时隙长度的控制信道及服务信道,固定时隙长度的设计使得在繁忙的网络环境中CCH信道不能提供充足的带宽来进行大量安全消息和控制消息的传输。同时,在节点密度相对稀疏的车辆环境中,CCH信道将因为得不到充分利用而被浪费,而那些需要传递大数据流量非安全应用消息的服务信道也将遭受到带宽的限制。另一方面,IEEE802.11p协议规定了车辆节点在CCH信道及SCH信道信道上都必须通过竞争来获取信道资源。对于以上两个标准所规定的WAVE MAC(Wireless Access in Vehicular Enviroments MAC)协议存在的不足,业界急需探索CCH和SCH信道资源的协调及优化分配策略,在保证高可靠性、低时延传输安全消息的条件下,尽可能提高服务信道的饱和吞吐量。针对IEEE 1609.4与IEEE 802.11p标准中存在的不足,本文研究了车辆安全距离模型并提出了一种全新的基于车辆安全距离的WAVE MAC协议(Vehicle Safety Distance-based WAVE MAC protocol,VSD MAC),为WAVE MAC协议的研究提供了新的研究角度。VSD MAC协议继承了IEEE 1609.4标准中的CCH时隙与SCH时隙划分策略,但拥有以下几点创新:1)通过分析车辆跟驰模型中车辆的运动特性,提出了VSD的定义,根据车辆实际距离与安全距离的关系推导出了车辆发送安全告警消息的概率;2)通过车辆发送安全告警消息的概率来进行了可变CCH和SCH时隙设计,以此提升了CCH和SCH信道的信道利用率及系统的饱和数据吞吐量;3)通过对不同车辆所占CCH信道的不同时隙长度的划分,使得不同车辆可以在CCH信道上实现无竞争访问,从而提高了安全告警信息发送的可靠性;并且通过在CCH信道上对SCH信道资源的预约,实现SCH信道的无竞争接入和信道预留,减少了信道冲突并提高了信道吞吐量。通过理论建模与仿真分析可以发现,VSD MAC协议比IEEE 1609.4和IEEE 802.11p定义的WAVE MAC协议能够获得更可靠的安全消息传输性能与更高的饱和吞吐量。