论文部分内容阅读
随着人工智能、物联网和高性能计算技术的快速发展,现代汽车的连接性要求和智能程度越来越高,车联网这一概念被提了出来。由于车辆自身的移动性,车联网通信具有通信环境复杂、网络拓扑变化迅速、通信节点接入和退出频繁等特点。正是因为这些特点,当越来越多的纷繁复杂的数据接入车联网时,高效通信协议的使用至关重要,尤其是在介质访问控制(Media Access Control,MAC)层设计高效合理的信道接入控制协议能够保证接入车联网的成员在高动态变化的拓扑结构下和通信资源竞争激烈的环境中及时、有效、合理地接入信道。提升信息传输的效率,对提高现代交通的安全性、可靠性、智能化以及交通管理效率具有十分重要的意义。IEEE 802.11p是一种标准通信协议,专为车载通信的低时延和高移动性而设计。但是,其具有静态接入类别(Access Category,AC)队列分配和固定退避参数设置的增强型分布式信道接入(Enhanced Distributed Channel Access,EDCA)机制容易造成紧急消息得不到及时发送、非紧急消息长时间得不到响应的情况频繁出现,从而直接引发道路拥堵、交通事故等问题,严重影响人们日常生活并危及生命安全。鉴于此,本文针对EDCA机制的缺陷首先设计了动态队列分配算法,该算法通过预估计每一个AC队列的传输时延,重新为每一个接入信道的数据帧分配合适的AC队列,从而使得数据的发送优先级能够进行动态划分,其次设计了网络状态自适应的退避算法,引入车辆状态参数,并为每个AC队列设置网络阈值,通过大量实验训练得到不同车辆密度下的最优网络阈值组合,进而依据网络实际情况动态调整退避时的竞争窗口值,以确保实时消息能够得到及时传递,同时也能保证非实时消息信道竞争的公平性。本文采用NS-2网络仿真软件对改进的EDCA机制进行性能测试,通过与原来的EDCA机制以及一种EDCA改进的自适应EDCA机制(Adaptive EDCA Mechanism,A-EDCA)进行了性能对比,本文所提出的机制在吞吐量方面较原来机制提升了48%,较A-EDCA机制提升了30%;在时延方面较原来机制降低了了51%,较A-EDCA机制降低了了43%。以上结果表明车载通信效率得到了十分明显的提升。