摘要
车联网技术(Vehicular Networking Technology)作为当前汽车行业最为重要的研究方向之一，是传统汽车行业迈向智能化、网联化，解决现有道路安全、交通拥堵问题，构建智能交通系统(Intelligent Traffic System，ITS)的基石。车-车(Vehicle to Vehicle，V2V)通信实现车辆间信息实时交互，是车联网安全应用的基础，设计低传输时延、高覆盖范围、实现安全信息高效快速分发的V2V通信网络对于车联网研究有着十分重要的意义。 本文以设计符合车联网安全应用的V2V通信信息投递方式为出发点，以实现安全信息投递效率最大化为目标，对车联网V2V通信中的信道拥塞控制策略进行研究。 首先，阐述了车联网V2V通信仿真实现方法，分析了WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment)协议架构，进而通过网络仿真软件NS-3(Network Simulator 3)与交通仿真软件SUMO(Simulation of Urban Mobility)搭建了适用于车联网V2V通信的移动性仿真平台。通过模块化脚本设计满足多种场景仿真要求，支持IEEE802.11p/WAVE协议，支持多种节点移动方式，可实现仿真过程中车辆密度实时改变与发送功率分布式控制，并通过可视化工具对节点移动与数据传输情况实现可视化。所搭建仿真平台为V2V通信信道拥塞控制策略提供了仿真验证的工具。 其次，分析高速公路车联网V2V通信场景，以简化的一维单向道路模型为基础对道路中车辆的分布情况进行研究，推导了车辆的泊松分布模型。阐述了车辆密度与交通流的关系，分析了基于交通流守恒模型与交通流车辆跟驰模型的车辆密度预测方法。根据车联网的特点设计了基于路侧单元与基于安全信息两种车联网环境下的车辆密度预测方式，为拥塞控制策略提供下一时刻的车辆密度信息。 之后，求解IEEE802.11p信道退避机制下的马尔科夫链模型，结合车辆的泊松分布，推导了V2V通信中数据包成功接收概率模型，考虑隐藏终端问题，对模型进行了修正，进一步推导了用以表征信息传递效率的信息投递速率(Information Delivery Rate，IDR)模型，以下一时刻车辆密度为输入量，以信息投递速率最大化为目标设计了分布式自适应信道拥塞控制策略。 最后，通过实景测试与仿真验证了仿真平台的适用性、模型的正确性以及所设计拥塞控制策略的有效性。
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