车载自组织网络路侧单元部署方法研究

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车载自组织网络是一种起源于传统移动自组织网络,但又有其独特性的自组织网络。其独特性主要体现在网络拓扑高动态性,网络连接频繁中断,移动模型可预测等方面。近年来,因为车载自组织网络在缓解交通压力,提高道路安全,减少交通污染等诸多方面所发挥的重要作用,所以从政府到学术界再到工业界,都对车载自组织网络的研究充满兴趣。车载自组织网络主要是由携带车载单元的车辆和在路旁部署的路侧单元组成,能够为网络中的车辆提供多种应用,包括交通安全类应用、交通效率类应用以及增值类应用。本论文针对车载自组织网络中的路侧单元部署问题展开研究,分析了部署路侧单元后的网络连通性,并创新地提出了一种基于中心性的路侧单元部署方法和一种面向低时延应用请求的路侧单元部署方法,以提高部署路侧单元的效用。首先,针对高速公路场景,分析了路侧单元两跳通信覆盖范围内的下行连通概率,并且根据所得到的分析模型,给出了道路参数、车辆分布和车辆特征对部署路侧单元后网络连通概率的影响。仿真结果表明,分析模型基本准确。该分析模型不仅能够用于计算路侧单元两跳通信覆盖范围内的下行连通概率,同时,能够得到相邻路侧单元部署间隔、道路上车辆密度和道路上车辆类型分布对连通概率的影响,从而,可以结合实际道路参数和部署需求,设计更加合理的路侧单元部署方案。接着,通过引入中心性的概念提出了一种适用于城市或者郊区道路环境的基于中心性的路侧单元部署方法。该部署方法结合道路拓扑以及车辆移动规律,在给定部署成本和无需道路时变统计参数的情况下,通过选定候选点,计算候选点中心性,将固定成本下的路侧单元部署问题转化为固定成本下部署路侧单元后网络中心性之和最大的问题。通过将此问题与0-1背包问题类比,最终采用动态规划解决此问题。仿真结果表明,在同等条件下,基于中心性的部署方法对比随机部署方法,在路侧单元覆盖时间比例做参考依据的情况下,有较好的性能提升。最后,针对城市或者郊区道路场景,首先分析了网络中路段消息传递时延,再结合每个路段的消息传递时延得到了路段平均应用请求时延。在此基础上,提出了一种面向低时延应用请求的部署方法。此部署方法结合实际部署场景,在给定部署成本情况下,通过在交叉路口部署路侧单元来减少网络中的路段平均应用请求时延。仿真结果表明,在同等条件下,面向低时延应用请求的路侧单元部署方法相比于随机部署方法,能够有效减少城市或者郊区道路环境下的路段平均应用请求时延。
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