基于车辆簇的高速公路路侧单元部署研究

RSU部署受道路环境特点、车流特性和部署成本等因素影响。本文研究单向四车道高速公路道路的RSU部署策略。为了保证部署网络可靠性并降低RSU部署成本,本研究首先基于高速公路道路环境特点和车辆特性,提出了一种改进KMeans车辆聚类算法,并从网络剩余能量、存活节点数和端到端时延三个方面与经典KMeans算法进行比较,验证结果表明,提出改进算法性能更优;然后提出本研究采用的RSU均匀部署方案;最后进行RSU部署研究：通过MATLAB软件,分析车辆密度与RSU通信半径、车辆连通率和平均车辆簇长度之间的关系,确定最佳RSU部署间隔和通信半径,从而为高速公路部署RSU提供依据。     

一种基于路边单元协作的任务卸载策略

在车辆边缘计算框架中,当车辆处于行驶状态时,需要和不同的路边单元(Rode Side Unit,RSU)进行连接,此时必然存在RSU的切换.文章着力于减少车辆在RSU切换过程中任务所需的完成时间.针对这个问题,提出相邻RSU协同工作的通信结构,并基于车辆和RSU之间的距离设计了一种求解车辆在RSU通信覆盖范围内剩余行驶...     

基于车载自组织网络的数据和能量协同路由算法

针对车载自组织网络中路边单元具有较高碳足迹和部署成本的问题, 提出一种车载自组织网络中数据与能量协同的路由算法, 通过路边单元间的能量合作及路边单元与下行车辆能量传输的方法, 实现网络生命周期最大化. 其中路边单元节点可从自然界和车辆中收集能量, 并通过能量协作将路边单元节点获得的部分能量传输给邻居路边单元节点. 通过分析数据速率、 传输功率和能量传输, 解决了能量和数据路由中最大网络生命周期的问题, 确定了能量和数据路由联合优化策略的必要条件, 并基于分布式Lagrange-Newton迭 代算法更新数据流、 能量流和功率控制, 使算法能更快地收敛到最优操作点. 实验结果表明, 在车载自组织网络中的能量合作框架可有效改善网络生命周期.     

基于车载自组织网络的数据和能量协同路由算法

针对车载自组织网络中路边单元具有较高碳足迹和部署成本的问题, 提出一种车载自组织网络中数据与能量协同的路由算法, 通过路边单元间的能量合作及路边单元与下行车辆能量传输的方法, 实现网络生命周期最大化. 其中路边单元节点可从自然界和车辆中收集能量, 并通过能量协作将路边单元节点获得的部分能量传输给邻居路边单元节点. 通过分析数据速率、 传输功率和能量传输, 解决了能量和数据路由中最大网络生命周期的问题, 确定了能量和数据路由联合优化策略的必要条件, 并基于分布式Lagrange-Newton迭 代算法更新数据流、 能量流和功率控制, 使算法能更快地收敛到最优操作点. 实验结果表明, 在车载自组织网络中的能量合作框架可有效改善网络生命周期.     

车联网中时延约束的路侧单元部署方案研究

针对车联网城市环境下限制数量的路侧单元(RSU)的最佳部署位置难以确定的问题,将RSU对车辆的覆盖转化为对区域内划分子路段的覆盖,通过各路段上车辆的密度和平均速度计算路段上的数据传输时延,设计基于Dijkstra的0-1覆盖矩阵求解算法,将时延约束的RSU部署问题(DBRD)转化为集合覆盖问题。提出改进遗传算法的RSU部署方案(IGARD),在限定RSU部署数的前提下从候选位置集中选出最佳部署位置以最大化时延内覆盖路段的数量。与传统的遗传算法相比,IGARD方案基于贪心算法的思想产生初始种群,新解产生时根据设计的交叉算子和变异算子执行交叉和变异操作,且在执行过程中对不满足约束条件的潜在解进行修复,这样不仅可以将带约束条件的研究问题转化为无约束条件问题,避免了确定罚函数的困难,而且平衡了算法的集中搜索和多样性搜索能力。仿真结果表明:在相同的时延约束下,利用IGARD方案部署RSU可以将路段覆盖率提高5%以上。IGARD方案能够在时延约束下确定RSU的最佳部署位置,提高网络的性能,并为相同应用场景下的RSU部署提供一定的参考。     

基于IPv6的网联汽车安全通信系统

针对车辆移动节点的路由机制和通信信息安全问题,从网联汽车的地理位置和通信安全出发,设计实现了一个融合了IPv6技术的车载通信系统,在C2C子层参考并优化了Cargeo6开源项目实现基于地理位置的单跳广播通信和多跳广播路由;在路边设施RSU中使用NAT技术实现车联网内部IPv6地址与公网地址的有效切换,同时引入IPv6中的IPsec技术来保证网联汽车通信信息的安全性.最后,在校园IPv6网络中验证了系统的通信性能,测试结果表明:该通信系统在实际场景中可实现多跳路由,单跳最远通信距离为450m左右,实现了实际场景中低时延、高可靠的数据传输.     

基于边缘计算的车联网中数据回传新方法

针对车联网中数据回传时,由于车辆的移动特性以及路边单元和车辆有限的通信范围,车辆在计算任务完成前已经驶离RSU通信范围而面临的回传选择问题,提出基于V2 I直传和V2 V辅助传输的新方法.首先,通过对车辆的移动、回传数据量、最大传输时延以及链路有效寿命进行估算,判断使用何种传输策略.其次,在设计辅助传输策略时综合考虑车辆的速度、方向、位置等因素,并将这些因素用稳效值来衡量.在构建回传链路时采取贪婪选择方式,选择稳效值最大的邻居节点作为中继节点.实验表明,本文提出的回传策略相比其他算法在传输时延和包交付率方面有更好的效果.     

高速公路场景下车载网路侧单元部署研究

路侧单元的部署方案直接影响到车载网(VANETs)的网络连通性,优化部署方案可以降低部署成本。为了获得连通性和部署成本间的折中,提出了一种高速公路场景下车载网路侧单元部署方案。引入2种计算网络连通概率的方法,综合考虑连通性和部署成本的效用函数来获得优化的部署方案。在不同道路参数下对该路侧单元部署方案进行了实验评估。结果表明,运用本文提出的效用函数,能够很好地在网络连通性和部署成本间取得折中。     

车联网中基于路边单元的普适路由仿真研究

针对车联网中路由协议在多变网络条件下存在的缺陷,提出一种基于路边单元的普适路由协议.该协议整合了基于地理位置的转发策略和存储转发策略,采取预估和更新目标期望区域的方法,充分利用道路中的路边单元,实现在不同网络环境下与距离较远的目标进行高速通信.仿真证明,本协议在不同车流量、不同车速以及不同通信距离的条件下,信息传输率、信息响应时间以及网络流量均有所提高,在车联网中较好地实现了车辆间的通信.     

车载自组网的物理层研究

车载自组网能有效提高道路交通安全。物理层作为车载移动自组网的底层,是整个网络的基础,需要满足高速移动时提供实时可靠、有效的接入。基于802.11p国际标准,对采用OFDM技术的车载自组网物理层传输帧格式、通信链路中的时频同步技术、多普勒估计与校正技术、通信信道的估计、均衡技术进行研究设计。仿真结果表明,该物理层能够满足车载自组网对可靠性和有效性的要求。     

协作中继和网络编码在车载网络中的应用

对于出行者来说,通过路边热点来进行文件共享和内容分发以及车辆间相互通信的车载网已经成为蜂窝网络重要的互补网络.车载网络独有的特点给这些网络的内容分发和连接性等带来了挑战.提出结合协作中继和符号级网络编码来提高车载网络的连接性和信息传输的效率和鲁棒性.通过仿真评估了所提出机制的性能,证明了该机制可以提高网络的误码率和吞吐量.     

VANET中基于合作式的ADHOC MAC协议

由于车载网VANETs(Vehicular Ad hoc Networks)在道路安全、车流量管理和娱乐应用具有广阔的前景,VANETs的数据传输技术成为研究的焦点。然而,VANETs的拓扑动态变化、车辆快速移动加速了车间通信链路的断裂,降低了链路的可靠性。为此,提出合作式通信机制以提高通信链路的可靠性,并缓解因车辆移动引起的无线道路的恶化。基于ADHOC MAC 方案,提出合作式的ADHOC MAC方案 ,记为CAH-MAC。在CAH-MAC中,一旦发现数据包未能成功传输到目的节点,邻居节点使用未占用的时隙提供合作模式重传数据。通过理论分析,得出合作模式的概率。理论分析和仿真表明,CAH-MAC提高了成功传输数据包的概率,提升了系统吞吐量。     

基于时隙的R2V网络上行链路规划通信价值最大化研究

对路边单元与车辆之间(R~2V)进行上行数据传输的价值最大化问题进行了研究,通过对RSU时域进行时隙划分,采用Santa Claus Problem进行规约,证明了传输价值最大化是NPC问题,并进行了线性规划描述.分别对静态和动态的场景进行了模拟,针对静态场景,提出了近似比为1+ε的多项式时间近似调度算法(PTAS);针对动态场景,分别模拟了先到先服务算法(FCFS),以及基于速度、权重、传输量为启发函数的启发式算法(WFCS).仿真结果表明:WFCS算法能更好地适应网络通信价值最大化的需要,在保证网络服务质量的同时有效提升网络整体通信价值.     

基于嵌入式平台的移动网络路测采集系统

移动网络质量的提高基于网络质量参数的采集和分析.本文设计了一种基于嵌入式Linux操作系统的移动网络路测数据自动采集系统,以路测手机和GPS模块作为数据源,通过GSM/GPRS网络将数据上传至管理中心,进行移动网络质量的测试及评估,系统体积小、便于车载使用.采用自动路测系统的方案,可以实现大范围、高频度以及全自动的路测数据采集工作,从而可以有效分析无线网络的覆盖、干扰以及话务情况.     

车载网中基于合作式的ADHOC MAC协议

由于车载网VANETs(vehicular Ad hoc networks)在道路安全、车流量管理和娱乐应用具有广阔的前景,VANETs的数据传输技术成为研究的焦点。然而,VANETs拓扑动态变化、车辆快速移动车间通信链路的断裂,降低了链路的可靠性。为此,提出合作式通信机制以提高通信链路的可靠性;并缓解因车辆移动引起的无线道路的恶化。基于ADHOC MAC方案,提出合作式的ADHOC MAC方案,记为CAH-MAC。在CAH-MAC中,一旦发现数据包未能成功传输到目的节点,邻居节点使用未占用的时隙提供合作模式重传数据。通过理论分析,得出合作模式的概率。理论分析和仿真表明,CAH-MAC提高了成功传输数据包的概率,提升了系统吞吐量。     

一种新的路边停车收费模式

现有的路边停车收费主要通过咪表进行收费,然而咪表并不能很好地解决路边停车收费问题.考虑一种新的路边停车收费模式,此种路边停车收费模式包括自动收费和人工收费,其中自动收费为主,人工收费为辅.自动收费是建立在专用短程通讯的基础上,通过路侧设备与车载单元的通信来完成.采用此路边停车收费模式,有利于提高路边停车场的利用率,减少违规停车和停车不缴费的现象发生.     

基于停放车辆的互联网接入研究

在当下移动互联网无时无处不在的环境中,人们随时随地希望能够以较高的带宽连接到互联网.但当人们在行驶的车辆中时,却只能通过2G/3G连接到网络,并且这些连接能够提供的带宽非常有限,这时我们需要一个在车辆中也可提供较大带宽的网络连接.车载网络技术使智能交通通信方面得到较大的发展,通过智能交通中的车载网络节点和路边基础设施构成的自组织网络可以实现车辆与车辆之间,车辆与路边无线接入点之间的相互通信.本文研究的就是基于上述情况下一种新型的基于停放车辆的互联网接入系统.这个系统保证了移动车辆在最小的带宽存在下,短时间与互联网络进行信息的交互,它能够以某个停放车辆作为中继发散网络的接入点,充当网络的前沿基站.在信息获取到后通过其本身固定的与室内接入的连接,将信息发送到网络上,当车到达下一个可接入点时,返回之前提交休息的应答.这样的研究有助于解决未来的移动车辆的全网络覆盖与交互问题.     

基于模型分析的城市环境下车载移动Ad hoc网络路由协议改进策略

在Manhattan移动模型的基础上,深入分析了车载移动Ad hoc网络路由协议的性能问题. 结合AODV路由协议,提出了一种可以量化分析车载Ad hoc网络路由断链率和路由负载的模型. 模型分析指出,传统的移动Ad hoc网络路由协议应用于车载Ad hoc网络时性能会严重下降. 针对这一问题,提出了一种基于车辆运动方向信息的类AODV路由协议DBAP,将车辆的运动方向信息作为其路由发现过程中的辅助参数,从而显著地增强了路由稳定性. 仿真结果验证了模型的正确性,同时证明了本文所提出的DBAP路由协议在城市车载环境中具有较低的路由负载和路由断链率,在协议性能等方面相对于AODV协议具有显著提高.     

基于CAN/LIN总线的车载通信网络设计

汽车上的电控系统数量越来越多,为了提高电控单元之间互相通信性能和降低导线成本,提出了一种基于CAN/LIN总线的车载通信网络,将CAN总线网络应用在高速的驱动系统,LIN总线网络应用在低速的车身车灯控制系统,两者通过网关进行数据交换.仿真测试表明,本车载通信网络的设计合理,通信可靠,能够实现CAN/LIN总线网络之间的数据传输.     

一种P2P加速传输补偿的车联网协助下载方法

针对公路上路侧单元(road side unit,RSU)部署稀疏且通信范围有限所导致的用户在通信盲区内无法访问Internet的问题,对高速公路场景下的车辆在RSU覆盖区下载数据进行模型研究,文章提出了一种P2P加速传输补偿的协助下载方法。该方法充分利用了车辆间P2P共享传输和协助车辆携带剩余的传输数据来提高系统的吞吐量,并结合数据冗余分配算法协调车辆因车速的不稳定性引起的丢包率过高的问题。仿真结果表明,该方法提高了协助车辆的精确性、传输成功率和速率稳定性,避免过多的选择车辆导致的系统资源浪费;车辆携带冗余数据虽然占用了一些系统资源,但系统容错率相应地得到了补偿性的提高。