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随着无线通信技术的快速发展,作为ITS重要组成部分的VANETs正朝着高传输速率、高可靠性和高有效性的方向发展。为了能够给乘客提供及时的信息享受,车辆之间的信息传输机制受到普遍关注和研究。在车辆之间进行信息传输的时候,由于车辆的网络拓扑经常发生变化,使得传统的MAC协议面临前所未有的挑战。因此,本文以VANETs MAC协议为研究背景,对车辆之间的信息传输机制进行有效的设计和优化。
针对现有VANETs中广播消息传输不及时的问题,本文提出了一种基于成簇机制的广播协议。首先,为了适应车辆的高移动特性,综合考虑了车辆的节点度数、链路剩余时间和接收功率等因素,本文提出了一种基于综合效用的成簇算法。该算法详细阐述了车辆在高移动场景下簇的形成过程和维护过程。其次,在此成簇机制的基础上,为了进一步减小广播消息的传输时延,通过车辆消息的紧急程度影响因子对现有802.11p协议中的退避算法进行改进。仿真结果表明,该算法在吞吐量、时隙利用率、时延等方面更适应车辆的高移动场景。
为了进一步提高VANETs中信道的传输容量,本文提出了一种基于中继选择的协作MAC协议。在进行中继选择的时候,本文综合考虑了链路速率、车辆速度、通信半径等因素,提出了一种基于传输容量的中继选择算法。在此中继选择机制的基础上,将协作MAC协议和网络编码机制相结合,使得车辆能够根据信道的状态,动态自适应地采取直传、协作和网络编码的通信方式,从而提升系统的性能。此外,本文建立了马尔科夫数学模型,对所提协议进行了吞吐量等性能的分析,并讨论了接入概率、车辆节点数、数据包的大小对吞吐量性能的影响。仿真结果表明,本文所提出的协议能够显著提高系统的性能。