基于车联网多网融合的MLLC机制研究与设计

发布时间：2020-10-17 07:54

　　 车用无线自组织网络(Vehicular Ad Hoc Networks,VANET),即车联网,是车载终端、基站与路旁单元一同构建的信息交换网络,用于车与车、车与基站和车与路旁单元的通信,被认为是解决当前城市交通系统问题的有效方案。相关的研究组织也提出了基于车联网的协议标准,其中美国提出的车辆环境下无线访问系统(Wireless Access in Vehicular Environment,WAVE)架构被广泛认可。随着车联网的发展,用户对车联网的网络服务需求越来越高。由于单一无线接入方案的局限性,研究人员利用异构网络融合技术,在WAVE协议框架的基础上,集成多种无线通信技术搭建车联网,提高车联网的健壮性和可靠性,以满足用户不断增长的服务需求。针对车联网中网络应用的多样性以及多网络物理介质融合等需求,根据车联网协议标准,本文针对传统的数据链路层协议进行改进,并提出了一种新的基于数据优先级、链路状态以及交通流密度相结合的链路调度算法--异构车联网逻辑链路控制层链路调度算法。本文根据车联网标准中定义的四类车辆数据,定义了数据优先级表示各数据报文的发送权重,以及定义了延时占比因子和负载占比因子对链路状态进行实时评估。然后依据数据优先级、延时占比因子、负载占比因子和交通流密度等参数,文中提出了链路的数据优先级匹配度(Data Priority Match Degree,DPMD),并根据帕累托最优给出IEEE802.11p链路的非安全短消息(WAVE Short Message,WSM)类型数据报文的最大分发频率上界,为数据报文选择链路提供理论依据。最后,基于DPMD和IEEE 802.11p链路的非WSM最大分发频率上界,本研究设计并实现了HetLLCA算法,并对算法的时间复杂度进行分析,得出算法的时间复杂度为O(n)。仿真实验验证了HetLLCA算法在满足大部分网络应用的用户体验质量(Quality of Experience,QoE)的前提下,降低了安全应用的传输延时,同时提高了链路的利用率。此外,由于多链路同时传输数据,使得数据包乱序的现象更为严重。因此,本文根据车联网协议标准,提出一种基于数据优先级、链路状态及数据连续性的链路调度算法。本算法同样定义了数据的优先级与链路的延时因子和负载因子,并且使用热度来描述数据的连续性,然后利用帕累托最优给出了802.11p链路中WSM的最大分发频率,算法根据数据优先级、延时因子、负载因子及热度等参数并按照帕累托最优来对数据帧进行分配。最后,仿真实验验证了算法可以在保证用户体验质量(Quality of Experience,QoE)的前提下,降低了安全应用的传输延时,同时减少数据帧乱序的现象发生。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN929.5;U495
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文主要研究内容与组织结构
2 背景知识介绍
    2.1 车联网WAVE标准协议框架及其关键协议
    2.2 NFV简介
    2.3 异构网络融合简介
        2.3.1 异构网络融合面临的问题
        2.3.2 异构网络融合质量保障
3 关联数据优先级、交通环境与链路状态的链路调度算法
    3.1 关联数据优先级的链路状态评估模型
        3.1.1 车联网数据优先级
        3.1.2 通信需求估算模型
        3.1.3 延时占比因子
        3.1.4 负载占比因子
        3.1.5 帕累托最优与最大分发频率
    3.2 HetLLCA算法
        3.2.1 HetLLCA算法设计
        3.2.2 HetLLCA算法相关属性分析
    3.3 HetLLCA算法实验仿真与性能分析
        3.3.1 仿真环境与设置
        3.3.2 各算法性能对比与分析
    3.4 本章小结
4 关联数据优先级、数据热度与链路状态的链路调度算法
    4.1 多信道环境下数据包乱序解决算法
    4.2 关联数据优先级与数据热度的链路状态评估模型
        4.2.1 链路状态评估及相关定义
        4.2.2 数据包热度及其乱序判定
        4.2.3 基于帕累托最优的数据包最大分发频率
    4.3 APLLC算法
        4.3.1 APLLC算法设计
        4.3.2 APLLC算法相关属性分析
    4.4 APLLC算法实验仿真与性能分析
        4.4.1 仿真环境与设置
        4.4.2 各算法性能对比与分析
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

【参考文献】

相关期刊论文 前4条

1 陈昊;姚方;刘树东;滕建辅;;在两用户干扰信道通信中的帕累托最优解[J];数学的实践与认识;2015年03期

2 张从武;胡坚波;;异构无线网络融合关键问题和发展趋势探讨[J];信息通信技术;2012年03期

3 王鹏;罗军舟;李伟;曲延盛;于枫;;基于可信可控网络的流量工程与覆盖网路由的合作博弈模型[J];计算机学报;2010年09期

4 胡海波;;无线异构网络发展综述[J];现代电信科技;2009年12期

本文编号：2844505