架构式车联网接纳控制算法的研究

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随着无线网络服务需求的增长,服务类型呈现多样性。多媒体服务具有对延迟时间敏感的特性,它的服务质量(Quality of Service, QoS)对用户的体验具有重要影响。架构式车联网中,车辆节点的高速移动性及资源的有限性导致通信链路维持时间短、丢包率高,严重降低网络性能,影响用户服务质量。因此,如何保障业务服务质量、合理分配有限的网络资源成为架构式车联网主要研究课题之一。接纳控制机制作为资源管理的重要组成部分,是保障用户服务质量的关键技术。本文在分析传统经典接纳控制算法的基础上,结合车联网的特点,提出了基于移动的接纳控制算法(Mobility-based Call Admission Control Algorithm in VANET, MB-CAC)。为了减少控制帧的传输、降低AP负载,MB-CAC算法在接入点(Access Point, AP)广播的beacon帧中携带了网络资源信息。车辆节点接收到beacon帧后,分析获取当前网络资源的使用情况,初步判断其业务请求是否能够被AP接纳。如果业务请求可以被AP接纳,车辆节点则发送业务请求控制帧,否则,直接放弃业务请求。为了保证高优先级的业务请求优先被AP接纳,MB-CAC算法通过设定信道空闲等待时间AIFS和竞争窗口大小来进行业务区分,从而保证高优先级业务优先访问信道。当AP接收到车辆节点的业务请求时,根据业务开启时间进行分类。如果请求业务是切换业务,则AP执行切换业务接纳原则,否则执行新请求业务接纳原则。在切换业务接纳原则中,为保证切换业务优先级,AP根据相邻AP业务接纳率及切换业务到达概率,预留一定的带宽资源用于切换业务的接纳。在新请求业务接纳原则中,根据新请求业务接纳数量对切换业务的影响,设定新请求业务接纳阈值K。本文分别从数学分析和实验仿真的角度,对MB-CAC算法的切换业务丢失率、新请求业务阻塞率、信道利用率、吞吐量四个性能参数进行了分析。数学分析和仿真实验结果表明,MB-CAC算法降低了切换业务丢失率和新请求业务阻塞率,提高了信道利用率和网络吞吐量。
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