基于RoF-DAS的車載網(wǎng)絡(luò)信道分配機(jī)制研究.pdf

1、近些年智能交通系統(tǒng)（ITS）在減少交通負(fù)荷，保證交通安全，提高運(yùn)輸效率方面，取得了顯著的成就，得到各國(guó)廣泛的關(guān)注。車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)作為智能交通管理系統(tǒng)中一項(xiàng)重要技術(shù)，不僅支持車輛間安全信息的傳遞，而且支持車輛與智能交通控制中心進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交互，包括控制中心發(fā)布實(shí)時(shí)路況信息和交通預(yù)警信息等，以及車內(nèi)用戶寬帶無(wú)線接入互聯(lián)網(wǎng)，獲取多媒體資訊等。車載網(wǎng)絡(luò)的研究面臨著車輛移動(dòng)性高、網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜、車輛不斷增長(zhǎng)的業(yè)務(wù)帶寬需求所帶來的挑戰(zhàn)，隨著車輛數(shù)量的日

2、益增多，車輛之間的競(jìng)爭(zhēng)和干擾導(dǎo)致車載網(wǎng)絡(luò)通信性能加劇惡化。為了滿足不斷提高的網(wǎng)絡(luò)通信性能要求，降低網(wǎng)絡(luò)中的干擾，亟需優(yōu)化車載網(wǎng)絡(luò)中的信道接入機(jī)制和信道資源分配管理。
　　為解決上述問題，本文提出了一種基于車輛環(huán)境下無(wú)線接入和光載射頻（RoF）技術(shù)融合的車載網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)—基于 RoF技術(shù)的分布式天線系統(tǒng)（DAS）的車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，滿足車內(nèi)用戶無(wú)處不在的信息需求和越來越豐富的業(yè)務(wù)需求。本文針對(duì)基于RoF-DAS結(jié)構(gòu)的車載網(wǎng)絡(luò)，提出了一種

3、集中式多信道接入機(jī)制（CCM），該機(jī)制結(jié)合了車輛分簇的思想，分為簇內(nèi)無(wú)競(jìng)爭(zhēng)通信協(xié)議和簇間競(jìng)爭(zhēng)通信協(xié)議。首先根據(jù)車輛節(jié)點(diǎn)相似度和節(jié)點(diǎn)度的快速聚類分簇算法，將車輛劃分簇群并從中選出簇頭車輛。簇頭車輛配置兩個(gè)無(wú)線收發(fā)器，分別工作在簇內(nèi)信道上和簇間信道上，簇內(nèi)成員車輛則工作在簇頭車輛選擇的簇內(nèi)信道上。其次為了限制簇內(nèi)車輛的無(wú)序競(jìng)爭(zhēng)，提供公平的信道接入，簇內(nèi)成員車輛以輪詢的方式傳輸安全類業(yè)務(wù)，在簇頭劃分的時(shí)隙內(nèi)以時(shí)分多址接入的方式傳輸非安全類業(yè)務(wù)

4、。簇頭車輛與中心控制站（CCS）和其他簇頭之間的簇間通信采用靈活地基于競(jìng)爭(zhēng)的接入方式。
　　針對(duì)基于RoF-DAS的車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，本文設(shè)計(jì)了一套信道分配機(jī)制，包含兩個(gè)部分：簇內(nèi)信道分配和簇間信道分配?？紤]到車輛行駛過程中頻繁地切換接入遠(yuǎn)端接入天線（RAU），設(shè)計(jì)了一種基于路況信息劃分RAU區(qū)群機(jī)制，將多個(gè)RAU天線合并連接一個(gè)射頻信號(hào)處理單元（RFSP），降低車輛切換RFSP的頻率。簇內(nèi)信道分配機(jī)制：簇頭車輛之間通過廣播來交互信息

5、構(gòu)建局部分配圖，根據(jù)信道的干擾度動(dòng)態(tài)地選擇簇內(nèi)信道。簇間信道分配機(jī)制結(jié)合效用函數(shù)概念，以簇群的效用值為指標(biāo)，基于網(wǎng)絡(luò)全局效用值動(dòng)態(tài)分配簇間信道，提高網(wǎng)絡(luò)負(fù)載公平性。最后，本文基于OPNET仿真平臺(tái)，對(duì)基于RoF-DAS的車載無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行建模，對(duì)本文所提出的信道分配算法進(jìn)行了仿真分析，結(jié)果表明本算法與傳統(tǒng)的車載網(wǎng)絡(luò)中基于測(cè)量的分布式信道分配算法相比，在網(wǎng)絡(luò)整體性能車輛節(jié)點(diǎn)吞吐量、時(shí)延、丟包率性能均有較為明顯的提升，同時(shí)對(duì)熱點(diǎn)區(qū)域性能改善尤