基于停车场内车辆辅助的通信网络性能分析

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在城市车联网中,路边单元(Road Side Units,RSUs)作为内容分发节点、中继转发节点等可以提高网络性能。然而部署RSUs通常需要大量投资和精心设计,导致不能广泛部署。在城市地区存在大量停放车辆,这些停放车辆可以被看作静态节点加入车联网中辅助通信,成为一种新型的RSU。然而尽管停放车辆具有数量多,长期静止等特点,单个车辆依然具有随时离开和能量受限的特性。为了更好地整合停放车辆资源到现有的车联网网络架构中,停放车辆随时离开和能量受限的特性会对基于停放车辆辅助的通信网络性能造成哪些影响是亟待研究的。为了将车辆流动性引入基于停放车辆辅助的网络性能分析中,首先基于停车场内停放车辆辅助通信网络进行了系统建模。然后结合城市停车场内车辆到达时间模型和车辆停留时间模型,给出车辆离开概率的分布,并对停放车辆的耗电情况进行简要分析。在此基础上,推导了基于停车场内车辆辅助通信链路的中断概率、信道容量以及能量效率。与未考虑车辆随时离开和能量受限特性相比,中断概率等性能在一天的波动更大,而这些波动正是由于停放车辆的流动性所引起的。而随着信噪比阈值的增大,车辆离开行为的影响力度会逐渐变小。针对基于停放车辆辅助的通信网络中继节点选择问题,文章继续研究了城市停车场内车辆流动模型中车辆到达时刻和车辆已停留时长对网络性能的具体影响。通过蒙特卡洛仿真结果分析,车辆到达时刻对网络性能有较大的影响,可以近似认为选择越早到达的车辆辅助通信,其链路中断概率越低。而车辆已停留时长对网络性能的影响不大,几乎可以忽略不计。基于上述结论,文章在最大最小准则算法上进行改进,提出一种基于车辆离开概率和电量的中继节点选择策略,与随机选择策略和基于瞬时信噪比选择策略进行了对比,文章提出的策略在降低系统中断概率方面有更好的效果。
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