车载无线自组织网络的MAC层协议研究

论文摘要

车载无线自组织网络（Vehicular Ad Hoc Network, VANET）,是一种应用于交通领域的、动态变化的无线自组织网络（Ad Hoc Network）。它作为未来智能交通系统的一部分,通过车辆间、车辆与路边基础设施之间的相互通信来构成无线通信网络,使驾驶者能够在超视距的范围内获得其他车辆的状况信息和实时路况信息,又可提供车内娱乐、互联网接入等服务,使得交通运输过程更加舒适、安全、高效。本文主要研究应用于VANET中的MAC协议,主要做了以下的工作：第一,在二进制指数退避算法（BEB, Binary Exponential BackOff）的基础上,提出一种通过统计次数来调整竞争窗口的退避算法,即强制增加优先级别高的节点的竞争窗口（CW, Contending Window）,降低其竞争信道的能力；强制减小竞争能力差的节点的竞争窗口,以提高其对信道的访问权。通过NS-2的模拟仿真,实验结果表明该退避算法能够在一定程度上消除隐藏终端的影响,提高节点访问信道的公平性。第二,利用汽车节点运动方向的特性,提出一种基于节点移动方向的时隙分配策略。本策略以时分复用技术的信道访问机制为基础,利用车辆节点的对向移动特性来竞争时隙以访问信道。实验结果表明了本策略可以大大降低时隙冲突概率,从而提高信道资源利用率,增强MAC协议的实时性。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 中文文摘
• 目录
• 绪论
• 1. 课题的来源及意义
• 2. 研究背景
• （1） 车载无线自组织网络的发展
• （2） 车载自组织网络的特点
• （3） 重点和难点
• （4） 物理层参数和MAC层协议
• 3. 论文的主要贡献及结构安排
• （1） 主要贡献
• （2） 结构安排
• 第一章 车载自组织网络MAC协议概述
• 第一节 基础的MAC协议分析
• 1.1.1 MAC协议分类
• 1.1.2 ALOHA协议
• 1.1.3 载波监听多路接入协议CSMA
• 1.1.4 MACA协议
• 1.1.5 IEEE 802.11标准
• 第二节 VANET的MAC协议
• 1.2.1 IEEE 802.11p协议
• 1.2.2 ADHOC协议
• 1.2.3 基于定向天线的MAC协议
• 1.2.4 基于位置的MAC协议
• 第三节 本章小结
• 第二章 IEEE 802.11退避算法的分析与改进
• 第一节 IEEE 802.11DCF机制
• 2.1.1 CSMA/CA机制
• 2.1.2 帧间间隔
• 第二节 IEEE 802.11随机退避机制
• 第三节 BEB算法的公平性分析
• 2.3.1 退避算法的公平性分析
• 2.3.2 IEEE 802.11信道接入机制的性能分析
• 2.3.3 二维马尔可夫链模型分析
• 2.3.4 节点竞争信道的公平性指数
• 第四节 BEB改进算法
• 2.4.1 退避算法的主要缺点
• 2.4.2 已提出的退避算法
• 2.4.3 基于统计次数的BEB退避算法
• 第五节 本章小结
• 第三章 基于对向特性的时隙分配策略研究
• 第一节 研究背景
• 3.1.1 802.11p标准概述
• 3.1.2 实时性问题
• 3.1.3 更长的链路建立延迟和通信延迟
• 第二节 预约ALOHA协议与节点移动性特点分析
• 3.2.1 预约ALOHA协议
• 3.2.2 随机信道竞争
• 3.2.3 对向移动的特点
• 第三节 基于对向移动特性的时隙分配策略
• 3.3.1 节点对向移动特性分析
• 3.3.2 基于方向的时隙调度策略
• 第四节 本章小结
• 第四章 算法仿真和实验结果分析
• 第一节 NS-2网络模拟工具简介
• 第二节 退避算法的仿真与比较
• 第三节 时隙调度机制的仿真
• 第四节 本章小结
• 第五章 结论
• 第一节 本文总结
• 第二节 工作展望
• 附录1 退避算法仿真程序
• 附录2 VANET仿真程序
• 参考文献
• 攻读学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 个人简历