【摘 要】
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在车载自组织网络(Vehicular Ad-Hoc Network,VANET)中,连通性是网络存在的前提条件,也是网络数据传输的基础,能够保证消息的单播或广播传输,而车辆的移动性会直接影响到车载自组织网络的连通性,形成不同的网络拓扑结构,进而影响对传输时延、丢包率等网络性能指标的测量和评估。此外,在车辆密度较高的区域,当车辆同时发送消息时,共享无线信道极易造成拥塞,因此实现消息有序传输并确保安全
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在车载自组织网络(Vehicular Ad-Hoc Network,VANET)中,连通性是网络存在的前提条件,也是网络数据传输的基础,能够保证消息的单播或广播传输,而车辆的移动性会直接影响到车载自组织网络的连通性,形成不同的网络拓扑结构,进而影响对传输时延、丢包率等网络性能指标的测量和评估。此外,在车辆密度较高的区域,当车辆同时发送消息时,共享无线信道极易造成拥塞,因此实现消息有序传输并确保安全消息的优先信道接入也是一大难题。本文针对VANET车载移动模型、网络连通性以及信息优先接入存在的相关问题展开深入研究,主要工作和创新体现在以下三个方面:(1)研究高速公路场景中车辆移动对网络连通率的影响程度,首先基于流体力学理论对高速公路中的交通流进行建模,然后对车辆的全连通概率进行了普适性的公式推导,分析了出口匝道附近各路段区间的交通流变化及其对车辆全连通概率的影响,最后给出了不同外部到达率下实现VANET网络全连通的最小通信半径。数据分析结果表明本文提出的连通率公式与实际情况相符并且可以指导VANET的实际部署。(2)针对仿真VANET的过程中,如何反映出道路交通流的真实性问题,设计了一种具有避让行为的车载移动模型来模拟实际道路中的交通流。首先按照选择移动模型的依据将IDM_LC模型确定为后续研究的基础模型,然后针对IDM_LC模型的不足设计了一种具有避让行为的移动模型,使得普通车辆遇到紧急车辆时能够主动减速或提前变道避让,确保紧急车辆前方畅通无阻,最后基于网络模拟器NS-3搭建仿真环境,验证该模型的可行性。仿真结果表明本文设计的模型相比于IDM_LC模型更加符合实际情况并且能够有效缩短紧急车辆的行驶时间。(3)针对VANET中如何实现消息快速有序传输的问题,设计了一种动态数据优先级分配策略。该算法结合消息的动态因素、静态因素以及长度大小为其分配优先级,并且该优先级能够随着时间的推移和传输范围的扩大而不断减小,从而将消息的传播限制在有效的时空范围之内以减少频谱资源浪费。数值分析结果表明本文设计的优先级分配机制可以根据消息的紧急程度和传输需求为其分配合理的优先级,并保证安全类消息的优先信道接入。
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