论文部分内容阅读
随着现代社会车辆爆炸式增长，引发了一系列交通和社会问题，而车联网的提出和相关技术的发展，不仅可以丰富人们的驾驶体验，还能提高交通出行效率，减少交通事故率。对于车联网协同通信系统架构的研究，目前主要集中在车辆自组织网VANETs上。然而车联网中网络、物理环境动态多变，车辆到达范围之广，使得单一的车联网络模式已经无法满足车辆通信的需求，基于多种网络融合的异构车联网技术应运而生。在异构车联网中，如何使行驶中的车辆根据网络、信道等状态选择最适合当前业务需求的最优网络已然成为车联网通信技术中的一个关键问题。因此，本文将对车联网的系统模型以及车联网中网络选择与切换机制进行研究。 本文首先通过对各种无线接入技术的研究提出了基于V2V和V2X的混合异构车联网模型。其中，VANETs构成车联网的V2V通信模式，而WLAN、LTE和5G共同构成车联网的V2X通信模式。在系统模型的基础上对车辆网络选择与切换问题进行分析，并且从车辆的移动性以及无线信道传输特性研究复杂多变的物理环境。 然后，根据车辆需要在判决时刻选择最优的网络接入以保持服务的连续性和QoS并满足车辆用户对业务个性化的需求，提出了面向业务个性化需求的多属性网络选择机制。对具体业务类型的个性化需求以及影响车辆业务QoS的网络、信道属性进行分析;通过获取的信息以及属性效用函数得出标准化的决策矩阵，根据业务个性化需求以及三角模糊数得出各属性间重要程度的对比矩阵，经过模糊分析得到属性的权重向量，最后利用TOPSIS决策算法选择最适合当前车辆业务的网络。 再者，根据异构车联网中车辆的快速移动性以及网络、信道等系统状态的随机无记忆变化，提出了面向系统状态转移的动态网络选择与切换机制。利用马尔科夫决策过程(MDP)对异构车联网中的网络选择问题进行建模，并结合混合异构车联网的实际情况进行分析;研究基于网络和信道属性的VMDP系统状态空间和状态转移概率;在此基础上，利用值迭代算法(VIA)得出最优网络决策策略，从而选择适合当前业务的最优网络。 最后，在城市道路环境下，基于V2V和V2X的混合异构车联网中，通过Matab仿真平台对本文提出的面向业务个性化需求的多属性网络选择机制、面向系统状态转移的动态网络选择机制与其他网络选择机制进行性能对比。从仿真结果可以得出，本文提出的网络选择机制能够及时有效地选择并切换到最合适当前业务的最优网络。