DSRC/WAVE自适应信道拥塞控制策略研究

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhangwansheng123
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协作式安全应用是VAENT中最具前瞻性和挑战性的应用,它通过共享的无线信道在V2V、V2I之间相互感知和交互来进行安全预警和位置追踪。但是由于VANET所特有的车辆拓扑结构动态变化、车辆密度频繁改变、道路上的其他车辆和地形对无线通信过程的影响,都会导致无线通信性能严重下降,致使数据包成功接收率下降、无线通信延迟增大,严重影响协作式安全应用的性能,威胁车辆驾驶人的生命和财产安全。因此,必须要设计控制策略来避免信道拥塞,使数据包递送率和消息延迟满足要求。本文基于协作式安全应用中的关键技术展开讨论,分析了车联网中的协作式安全应用所面临的挑战,研究了信道拥塞对DSRC无线通信过程的严重影响,提出了两种拥塞避免方法。(1)针对交通流密度变化对信道拥塞的影响,以及传统拥塞控制策略的滞后性和不精确性,提出了基于模糊逻辑的自适应功率控制策略FAPCS。首先,建立传输范围预测模型,通过预测交通流密度,预测出满足90%数据包递送率的传输范围;然后,通过模糊反馈推理技术设计了传输范围自适应调整模型,来解决隐藏终端和密度预测误差对数据包递送率的影响,最终得到满足90%数据包递送率的真实传输范围。(2)针对目前协作式安全应用中普遍没有考虑车辆的微观特性和应用需求的问题,提出了基于信道拥塞代价计算的白适应速率控制方法,该方法能根据车辆对邻居节点的运行状态感知来按需分配传输速率,确保网络效用最大化。首先,建立用于感知通信环境的通信干扰模型,并计算出信噪比和信道容量;然后,通过收发节点之间的相对关系建立发送速率的效用函数,计算出物理层的发送速率;最后,通过传输速率的不匹配和传输队列长度的不匹配建立信道拥塞代价模型,来自适应调整下一时刻的消息产生率。本文对上述两种提高协作式安全应用性能的方法通过仿真实验进行了验证,仿真结果显示:基于模糊逻辑的自适应功率控制策略能够保证广播可靠性,使信道利用率低于70%,避免信道拥塞的发生,且具有较快的收敛速度。基于信道拥塞代价计算的自适应速率控制策略采用效用函数保证了对通信资源的按需分配,通过预测技术避免了信道拥塞的发生,并且通过指数函数自适应调整消息产生率,显著降低了消息传输延迟,确保了广播实时性。
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