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融合VLC和IEEE 802.11p技术的异构车联网组网技术研究
| 论文题名： | 融合VLC和IEEE 802.11p技术的异构车联网组网技术研究 |
| 关键词： | IEEE802.11p标准;可见光通信;分簇算法;车辆自组织网络 |
| 摘要： | 随着汽车产业的快速发展、国民经济和科技水平的不断提高，交通事故的频繁发生引起了人们对道路交通安全的密切关注。人们希望能在事故发生之前获取潜在事故警示信息，给驾驶员提供更长的反应时间以采取相应的应急措施，从而尽可能的避免交通意外的发生。然而，由于无线通信频率资源有限、信道干扰严重、以及传输功耗受限等问题的存在，在城市交通高峰期或者城市环境下的车辆密集区域里基于无线通信技术的车联网存在因系统过载导致的车辆通信网络吞吐量低、传输时间长以及可靠性低下等问题。 针对上述问题，本文提出了一种融合可见光通信技术(Visible Light Communication，VLC)和车辆环境下无线通信技术(IEEE802.11p协议)的混合车联网架构，在混合车联网架构中引入VLC链路辅助IEEE802.11p进行通信，在减少竞争节点数量的同时减轻 IEEE802.11p网络业务负担，以期达到改善道路交通安全消息广播通信性能的目的。 本文首先对城市环境下基于 IEEE802.11p协议的道路交通安全信息单跳广播通信信道进行建模，为不同优先级消息分别构建马尔科夫链模拟其对应的二进制指数退避过程，对退避过程中的平均信道占用时间以及信道连续阻塞概率作理论估计。 其次构建城市车道上由可见光辐射模式、功率衰减和大气湍流效应三部分作用的可见光信道冲激响应，在考虑热噪声和散弹噪声干扰的情况下，构建城市环境下公路上车与车之间的VLC通信链路信道模型。定义平均时延和数据包接收率作为性能评估指标，分别对城市环境下的IEEE802.11p单跳广播通信模型和车道上的VLC信道模型进行数值分析并验证其性能。 然后，对提出的融合IEEE802.11p和VLC通信技术的混合车联网架构进行描述，并设计相应的混合车联网分簇算法。分簇算法中簇头的选择由参考节点与邻节点之间的相对车间距离和相对速度共同决定。簇头复制收到的安全消息并通过IEEE802.11p信道广播给所有簇内成员；簇成员主要依靠VLC信道完成消息的传送和转发。 最后，通过OPNET网络仿真器对融合IEEE802.11p协议和VLC通信技术的混合车联网架构和分簇算法进行仿真验证，并与基于IEEE802.11p协议的NHOP多跳分簇算法进行对比分析。分析结果表明，与NHOP分簇算法相比，本文提出的混合车联网架构和分簇算法在簇结构稳定性、簇开销、网络实时性和可靠性方面均有提升，尤其在车辆密集区域网络通信性能的改善尤为显著。 |
| 作者： | 姬瑶 |
| 专业： | 信息与通信工程 |
| 导师： | 岳鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安电子科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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