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    作者；張毅

1  引言

    隨著無(wú)線通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，車載自組織網(wǎng)絡(luò)(vehicular Ad Hoc network,VANET)作為智能交通系統(tǒng)(intelligent transportation system，ITS)的重要組成部分，已經(jīng)得到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。然而，VANET的高動(dòng)態(tài)的拓?fù)鋭?dòng)態(tài)性、高速的節(jié)點(diǎn)移動(dòng)性、短暫的鏈路連通性、數(shù)據(jù)類型的多樣性及自組織通信等特有屬性，使得VANET的信息傳輸能力面臨新的挑戰(zhàn)。另外，VANET中節(jié)點(diǎn)的單跳通信范圍通常只有幾百米，因此節(jié)點(diǎn)除了具備數(shù)據(jù)收發(fā)功能，還需具備路由功能，可以采用多跳的方式將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到更遠(yuǎn)的車輛上。一般而言，VANET更適合在短距離通信中使用，實(shí)現(xiàn)與附近車輛的信息交互，而車輛節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行中遠(yuǎn)距離的傳輸則可利用現(xiàn)有的移動(dòng)通信網(wǎng)。

    現(xiàn)有移動(dòng)通信網(wǎng)中，LTE-Advanced（以下簡(jiǎn)稱LTE-A）作為L(zhǎng)TE的演進(jìn)版本，滿足國(guó)際電信聯(lián)盟(ITU)對(duì)4G的1Gbit/s的峰值要求，其商用部署也不斷加快，截至2015年7月，全球已有60個(gè)國(guó)家和地區(qū)的131家運(yùn)營(yíng)商投資LTE-A部署。LTE-A實(shí)際上是技術(shù)集合，包含了LTE Rl0以及后續(xù)版本中的多項(xiàng)技術(shù)，如載波聚合、高階MIMO、D2D(device-to-device)、增強(qiáng)小區(qū)間干擾協(xié)調(diào)等。D2D是指在LTE-A網(wǎng)絡(luò)的eNode B控制下，通過(guò)重用宏蜂窩用戶資源實(shí)現(xiàn)端到端直接通信，降低了用戶間通信的時(shí)延及開銷，提高通信有效性。由此可見．eNode B除了要提供傳統(tǒng)蜂窩通信的功能，還要控制和管理D2D通信資源的分配和使用，無(wú)疑增加了eNode B的負(fù)擔(dān)�？蓪�VANET中的技術(shù)引入LTE-A的D2D部分，利用VANET的自組織特性提高車輛節(jié)點(diǎn)通信效率和靈活性，優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)資源分配，從而構(gòu)成VANET/LTE-A異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

    本文將重點(diǎn)研究VANET/LTE-A異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中D2D部分（即VANET）的車輛節(jié)點(diǎn)信道接人機(jī)制。VANET中節(jié)點(diǎn)信道接人機(jī)制總體上可以分成“基于競(jìng)爭(zhēng)”及“基于調(diào)度”兩大類。傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為，“基于調(diào)度”機(jī)制并不適合于VANET（如TDMA），因?yàn)樵摍C(jī)制需要事先為節(jié)點(diǎn)預(yù)訂時(shí)隙，并且時(shí)間幀中時(shí)隙個(gè)數(shù)同定，不適用于拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化的VANET。因此，“基于競(jìng)爭(zhēng)”的信道接人機(jī)制更受到青睞，其中IEEE 802.llp就是一種經(jīng)典的“基于競(jìng)爭(zhēng)”的VANET MAC層協(xié)議，得到廣泛的研究。但I(xiàn)EEE802.llp隨機(jī)接入的本質(zhì)屬性導(dǎo)致了節(jié)點(diǎn)接人信道時(shí)延的無(wú)界性，只能從概率意義上預(yù)測(cè)接入，這對(duì)于車輛安全方面信息的傳輸是致命的缺陷。針對(duì)“基于競(jìng)爭(zhēng)”機(jī)制的這一缺陷，Wong等人再次從“基于調(diào)度”的角度出發(fā)，提出基于協(xié)議序列的MAC接入機(jī)制，證明了在使用用戶保障(user irrepressible，UI)序列時(shí)可實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)接人信道時(shí)延的有界性，從而一定程度上克服了“基于競(jìng)爭(zhēng)”機(jī)制的缺陷。另外，參考文獻(xiàn)[10]中提出的基于GNSS的序列分配機(jī)制，解決了傳統(tǒng)“基于調(diào)度”機(jī)制中節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)無(wú)法確定，需要集中式管理的問(wèn)題。

    然而，“基于調(diào)度”的協(xié)議序列的信道接人機(jī)制并非在所有情況下都優(yōu)于“基于競(jìng)爭(zhēng)”的IEEE 802.llp MAC協(xié)議，本文將構(gòu)建IEEE 802.llp的UI序列等效模型，深入剖析各自的優(yōu)劣及其成因，并由此在IEEE 802.llp MAC協(xié)議的框架下提出基于協(xié)議序列-IEEE 802.llp的信道接入機(jī)制，將“基于調(diào)度”信道接人與“基于競(jìng)爭(zhēng)”信道接人結(jié)合，融合兩者的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)緩解各自的缺陷。

2  VANET/LTE-A異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)及其信道接入機(jī)制

如圖1所示，本文提出的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)由VANET和LTE-A構(gòu)成，車輛節(jié)點(diǎn)即該網(wǎng)絡(luò)的“用戶”，使用車載單元(on board unit，OBU)通信。車載單元具有VANET和LTE-A兩種接口模塊，既可以與其他OBU直接通信獲得VANET服務(wù)，也可以與eNode B通信獲得LTE-A服務(wù)。從LTE-A的角度看，VANET構(gòu)成了其D2D部分，利用靈活的VANET架構(gòu)滿足車輛拓?fù)鋭?dòng)態(tài)變化下的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)傳輸需求，同時(shí)緩解了LTE-A中資源受限問(wèn)題：從VANET角度看，LTE-A構(gòu)成其V21部分，利用強(qiáng)大的LTE-A核心網(wǎng)提供更豐富的數(shù)據(jù)服務(wù)內(nèi)容以及遠(yuǎn)程通信距離。

  VANET/LTE-A異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中車輛間通信所使用的頻段及信道分配總體沿用IEEE 802.llp的規(guī)范，如圖2所示，仍使用5.9 GHz頻段，總帶寬75 MHz。由7個(gè)信道組成，每個(gè)信道10 MHz，其中，Ch178為控制信道，剩余6個(gè)為服務(wù)信道。

    異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)在接人模式及信道使用上有所改進(jìn)，具體如下。

    (1)接人模式方面

    在接人模式方面，Ch172～176保持IEEE 802.llp的接人模式，即EDCA模式，顯然也支持DCF模式，合并簡(jiǎn)稱IEEE 802.llp模式；而Ch178～184采用基于用戶保障序列的接人模式，簡(jiǎn)稱UI模式。

    在UI模式中，協(xié)議序列僅是一串由0和1組成的二進(jìn)制序列，如100100100。但從通信的角度看，當(dāng)每一位二進(jìn)制數(shù)表示一個(gè)時(shí)隙，并令0表示接收時(shí)隙、1表示發(fā)送時(shí)隙時(shí)，一個(gè)協(xié)議序列就代表了一種MAC層信道時(shí)隙使用的模式，并且該模式是確定性的。通過(guò)合理地設(shè)計(jì)協(xié)議序列，并將一個(gè)協(xié)議序列分配給一個(gè)節(jié)點(diǎn)就相當(dāng)于完成了時(shí)隙的分配。已經(jīng)可以證明，UI序列能保證每個(gè)用戶在一個(gè)序列周期內(nèi)至少成功發(fā)送一個(gè)時(shí)隙，這種確定性的時(shí)隙使用模式也使接入時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)吞吐量等性能可控。

    更關(guān)鍵的是基于協(xié)議序列的信道接入是無(wú)反饋的，節(jié)點(diǎn)無(wú)須監(jiān)聽信道也無(wú)須交互信標(biāo)幀，直接按照序列中0和1位置決定是否發(fā)送數(shù)據(jù)即可，這將大大降低網(wǎng)絡(luò)開銷，很符合VANET鏈路生存期短的特點(diǎn)。因此，將控制系統(tǒng)運(yùn)作的Ch178設(shè)定為UI模式。

    同時(shí)，由于UI模式不需要信道監(jiān)聽以及隨機(jī)退避等措施，簡(jiǎn)單易行，因此硬件成本將低于IEEE 802.llp模式。考慮到更高頻段硬件設(shè)計(jì)的難度和成本會(huì)比低頻段的高，因此將3個(gè)相對(duì)高頻的服務(wù)信道Ch180、Ch182、Ch184也設(shè)定為UI模式。然而．UI模式相對(duì)于IEEE 802.llp模式的優(yōu)勢(shì)是以降低吞吐量為代價(jià)的，因此在該系統(tǒng)的3個(gè)低頻段信道Ch172、Ch174、Ch176依然使用IEEE 802,llp模式，從而形成協(xié)議序列-IEEE 802.llp混合模式，實(shí)現(xiàn)吞吐量和數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)延的權(quán)衡。本文后續(xù)部分將通過(guò)分析并比較UI模式與IEEE 802.llp模式之間的優(yōu)劣，說(shuō)明協(xié)議序列-IEEE 802.llp模式的有效性。

    (2)信道使用方面

在信道使用方面，將7個(gè)信道分成4組：A組為Ch178;B組為Ch172及Ch184，這兩個(gè)信道分別標(biāo)識(shí)為Bl、B2，負(fù)責(zé)安全信息傳輸；C組為Ch174及Ch180，這兩個(gè)信道分別標(biāo)識(shí)為Cl、C2;D組為Ch176及Ch182，這兩個(gè)信道分別標(biāo)識(shí)為Dl、D2，C和D兩組將用于業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸。這樣，服務(wù)信道組中同一數(shù)據(jù)流將對(duì)應(yīng)一組信道，即同時(shí)在兩個(gè)信道上發(fā)送，數(shù)據(jù)流發(fā)送端等效框圖如圖3所示。

    數(shù)據(jù)流緩存中數(shù)據(jù)分組以隊(duì)列的形式依次等待發(fā)送。數(shù)據(jù)分組可在所處的信道組中的兩個(gè)信道同時(shí)發(fā)送或其中之一發(fā)送，這取決于節(jié)點(diǎn)在該信道是否獲得發(fā)送機(jī)會(huì)。以IEEE 802.llp模式為例，若節(jié)點(diǎn)退避結(jié)束并發(fā)現(xiàn)信道空閑，則提取一個(gè)數(shù)據(jù)分組并經(jīng)過(guò)物理層處理后發(fā)送，否則隊(duì)列中數(shù)據(jù)分組處于等待狀態(tài)，這就相當(dāng)于在數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列與IEEE 802.llp模式緩存單元之間設(shè)置受控開關(guān)，觸發(fā)時(shí)機(jī)由EDCA或DCF機(jī)制決定。同理，UI模式的發(fā)送機(jī)制也類似，等效為在數(shù)據(jù)緩存隊(duì)列與IEEE 802.llp模式緩存單元之間設(shè)置受控開關(guān)，觸發(fā)時(shí)機(jī)由UI序列中的0和1決定。每個(gè)節(jié)點(diǎn)使用的UI序列由節(jié)點(diǎn)所屬的eNode B根據(jù)小區(qū)當(dāng)前用戶數(shù)生成并分配。

    若兩個(gè)信道在同一時(shí)隙均獲得數(shù)據(jù)分組的發(fā)送機(jī)會(huì)，則分別提取一個(gè)數(shù)據(jù)分組，提取時(shí)延由硬件決定，通�？珊雎圆挥�(jì)，因此可以認(rèn)為兩種模式同時(shí)提取數(shù)據(jù)分組，并經(jīng)物理層處理后發(fā)送。

3 Ul模式及IEEE 802.llp模式建模及分析

    本節(jié)將對(duì)UI模式及IEEE 802.llp模式從用戶吞吐量、平均數(shù)據(jù)分組發(fā)送時(shí)延等方面進(jìn)行建模，并構(gòu)建IEEE802.llp對(duì)應(yīng)的UI等效模型，從而推導(dǎo)基于協(xié)議序列-IEEE802.llp的信道接入機(jī)制的各項(xiàng)性能指標(biāo)表達(dá)式。

    需要說(shuō)明的是，該部分重點(diǎn)比較“基于競(jìng)爭(zhēng)”和“基于調(diào)度”的模式之間的性能優(yōu)劣，因此IEEE 802.llp模式中采用DCF與UI模式對(duì)比，采用EDCA與UI模式對(duì)比的結(jié)論也類似。

3.1  用戶平均吞吐量

    網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)更關(guān)心自身數(shù)據(jù)發(fā)送情況，因此用戶吞吐量比系統(tǒng)吞吐量更為重要。用戶吞吐量定義為單位時(shí)間內(nèi)每個(gè)用戶平均發(fā)送的數(shù)據(jù)量大小，等于系統(tǒng)吞吐量與用戶數(shù)的商。

    UI模式下，設(shè)當(dāng)前小區(qū)用戶數(shù)為K，則系統(tǒng)平均吞吐量為，因此用戶平均吞吐量為：

    其中,為UI序列的負(fù)載因子，6掣為物理層每時(shí)隙發(fā)送比特?cái)?shù)，礦為時(shí)隙持續(xù)時(shí)間�？梢酝ㄟ^(guò)數(shù)值解法求出當(dāng)f=l/K時(shí)，式(1)達(dá)到最大值，本文定義為UI序列的極限吞吐量。

    DCF模式下，系統(tǒng)平均吞吐量可參見參考文獻(xiàn)[16]，表示為S,DCF。

    綜上所述，可得到基于協(xié)議序列-IEEE 802.llp信道接入機(jī)制將轉(zhuǎn)化為UI-DCF模式，其吞吐量表達(dá)式為：

    即兩個(gè)信道吞吐量之和。

    值得注意的是，UI模式中負(fù)載因子廠由用戶數(shù)K決定，bP?HY和盯為系統(tǒng)常量參數(shù)，因此SU1可以看成僅與用戶數(shù)K有關(guān)的因變量。在給定用戶數(shù)的情況下，Js；UI為固定值。然而，在給定用戶數(shù)的情況下，DCF模式吞吐量S,DCF是僅與數(shù)據(jù)分組大小6。有關(guān)的因變量，因此bp實(shí)際上決定了UI模式和DCF模式之間的性能差異，從而也決定了UI-DCF混合模式的吞吐量性能。

    可以用數(shù)值解法求得使5。L'=S。成立的臨界數(shù)據(jù)分組大小b，并可以證明SLrjCF是關(guān)于b。的單增函數(shù)。因此，當(dāng)6，<bp時(shí)，UI模式吞吐量性能優(yōu)于DCF模式；而當(dāng)6，>bp時(shí)，DCF模式吞吐量性能優(yōu)于UI模式。

3.2平均數(shù)據(jù)分組發(fā)送時(shí)延

    平均數(shù)據(jù)分組發(fā)送時(shí)延可表示為一個(gè)節(jié)點(diǎn)每成功發(fā)送一個(gè)數(shù)據(jù)分組所耗費(fèi)的時(shí)間。

    UI模式下，節(jié)點(diǎn)的介質(zhì)訪問(wèn)時(shí)延很短并且是有界的，即節(jié)點(diǎn)的兩個(gè)成功發(fā)送時(shí)隙之間的間隔很短。由于UI序列的特性，能保證節(jié)點(diǎn)在一個(gè)序列周期L內(nèi)至少能獲得一個(gè)成功發(fā)送時(shí)隙，并且在概率意義下的表達(dá)式為：

    該值的數(shù)量級(jí)通常在幾百微秒到幾毫秒。然而需要注意的是，節(jié)點(diǎn)每次成功接入信道時(shí)，實(shí)際只獲得一個(gè)時(shí)隙的發(fā)送持續(xù)時(shí)間。在IEEE 802.llp的規(guī)范下，每個(gè)時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)量為24～216 bit，PSDU范圍在0～4 KB，UI模式下節(jié)點(diǎn)成功發(fā)完一個(gè)數(shù)據(jù)分組所需的時(shí)間不一定都短，特別是在大數(shù)據(jù)分組時(shí)這一現(xiàn)象更加突出。因此，還需要關(guān)注UI模式下平均數(shù)據(jù)分組發(fā)送時(shí)延這一指標(biāo)，表示為皚。設(shè)每個(gè)數(shù)據(jù)分組大小為6，bit，則    DCF模式下，平均數(shù)據(jù)分組發(fā)送時(shí)延記為記丁，表達(dá)式可參見參考文獻(xiàn)[18，19]。由此可得到，基于協(xié)議序列-IEEE 802.llp信道接入機(jī)制簡(jiǎn)化為UI-DCF模式的平均數(shù)據(jù)分組發(fā)送時(shí)延為：

    需要說(shuō)明的是，用戶平均吞吐量和平均數(shù)據(jù)分組發(fā)送時(shí)延是一一對(duì)應(yīng)的，因此實(shí)際上分析用戶平均吞吐量即可推斷平均數(shù)據(jù)分組發(fā)送時(shí)延的性能，反之亦然。但使用平均數(shù)據(jù)分組發(fā)送時(shí)延評(píng)估性能時(shí)，可將DCF模式和UI-DCF模式轉(zhuǎn)化為等效的UI模式，從而可直觀得到三者間的性能差異。以DCF模式為例，平均數(shù)據(jù)分組發(fā)送時(shí)延為磋P的DCF模式可等效為介質(zhì)訪問(wèn)時(shí)延為(d/,p羅．bslctY)/b，的UI模式。由此也可以看出，若di.o不變，數(shù)據(jù)分組大小6，直接決定系統(tǒng)性能，其效果與前述b。對(duì)吞吐量的影響分析中所得到的結(jié)論相同。

4仿真分析

根據(jù)圖1系統(tǒng)架構(gòu)利用MATLAB構(gòu)建仿真場(chǎng)景。設(shè)eNode B所覆蓋的道路內(nèi)車輛節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)變化范圍為5~70。UI序列集合由eNode B根據(jù)車輛節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)以q=2p-l的規(guī)則生成素?cái)?shù)序列(generalized prime sequences，GPS)cl0]，同時(shí)UI極限情況將給出理論值。DCF模式的具體參數(shù)設(shè)置見表1。

在節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為10、信道速率為6 Mbit/s的情況下，UI模式、DCF模式以及UI-DCF模式的用戶吞吐量和平均數(shù)據(jù)分組發(fā)送時(shí)延分別如圖4所示�？梢钥闯�，在UI模式下，給定用戶數(shù)時(shí)，用戶吞吐量保持恒定，這與本文對(duì)應(yīng)的式(1)的結(jié)論吻合。定性上還可以理解為當(dāng)給定用戶數(shù)時(shí)，序列集合唯一確定，從而序列中“1”的個(gè)數(shù)（即發(fā)送時(shí)隙數(shù)）唯一確定。用戶間采用的是確定性接人方式，每個(gè)序列周期所處的成功發(fā)送周期和被碰撞的時(shí)隙均相同，因此可保持吞吐量值為常數(shù)。其平均數(shù)據(jù)分組發(fā)送時(shí)延隨著數(shù)據(jù)分組的增大而增大，這是因?yàn)閁I模式每個(gè)時(shí)隙發(fā)送數(shù)據(jù)量是相同的，數(shù)據(jù)分組越大就必須等待越多的成功時(shí)隙。

    UI序列極限情況下負(fù)載因子比q=2q-l的生成素?cái)?shù)序列更大，意味著單位時(shí)間內(nèi)有更多的發(fā)送機(jī)會(huì)，并且所謂的極限情況實(shí)際上是達(dá)到發(fā)送機(jī)會(huì)個(gè)數(shù)和碰撞風(fēng)險(xiǎn)之間的最佳平衡，因此用戶平均吞吐量更大，平均數(shù)據(jù)分組發(fā)送時(shí)延更小。

    在DCF模式下，隨著數(shù)據(jù)分組的增大，用戶平均吞吐量也增大，并且增長(zhǎng)速度逐漸放緩，這是因?yàn)槿绻�每個(gè)用戶使用的數(shù)據(jù)分組都增大，必然增大信道占用時(shí)間，即增大發(fā)送等待時(shí)間，同時(shí)也增大了碰撞概率，反而限制了吞吐量的增速。另外，與UI模式相比存在性能轉(zhuǎn)折點(diǎn)。當(dāng)數(shù)據(jù)分組較小時(shí)，有效載荷所占比例很小，控制幀、分組頭等附加數(shù)據(jù)消耗大部分網(wǎng)絡(luò)資源。而此時(shí)UI模式不需要傳輸RTS/CTS等控制幀，而且少數(shù)幾個(gè)成功發(fā)送時(shí)隙即可完成一個(gè)數(shù)據(jù)分組的傳輸，這樣介質(zhì)訪問(wèn)時(shí)延短的優(yōu)勢(shì)得以發(fā)揮。當(dāng)數(shù)據(jù)分組較大時(shí)，情況相反，UI模式恒定的吞吐量成為束縛，節(jié)點(diǎn)需要大量成功發(fā)送時(shí)隙才能完成一個(gè)數(shù)據(jù)分組的傳輸，其平均數(shù)據(jù)分組傳輸時(shí)間必然快速線性增大。而此時(shí)DCF模式能在一次成功信道接人中就發(fā)送較多數(shù)據(jù)，并且仿真表明CSMA/CA競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制導(dǎo)致的接入時(shí)延的增長(zhǎng)低于UI模式的平均數(shù)據(jù)分組發(fā)送時(shí)延的增加，從而具有相對(duì)更大的用戶平均吞吐量和相對(duì)較低的平均數(shù)據(jù)分組發(fā)送時(shí)延。本文提出的基于協(xié)議序列-IEEE 802.llp信道接人模式則能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)模式性能的折中。當(dāng)數(shù)據(jù)分組較小時(shí)，利用UI模式的優(yōu)勢(shì)提高吞吐量；當(dāng)數(shù)據(jù)分組較大時(shí)，利用DCF模式的優(yōu)勢(shì)降低平均數(shù)據(jù)分組發(fā)送時(shí)延。

    從圖4可以看出．UI模式和DCF模式之間存在臨界數(shù)據(jù)分組大小，成為性能的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。圖5仿真了不同節(jié)點(diǎn)數(shù)、不同信道速率的情況下臨界數(shù)據(jù)分組的大小以及變化趨勢(shì)。由圖5可見，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)一定時(shí)，隨著信道速率增大，臨界數(shù)據(jù)分組大小逐漸增大。這是因?yàn)閁I模式下每個(gè)時(shí)隙傳輸速率增大時(shí)，同樣的成功發(fā)送時(shí)隙個(gè)數(shù)可發(fā)送更大

的數(shù)據(jù)量。另外，當(dāng)信道速率一定時(shí)，隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)增加，臨界數(shù)據(jù)分組大小呈現(xiàn)先變小后變大的趨勢(shì)。這是因?yàn)楫?dāng)節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)很少時(shí)，UI序列周期很短，節(jié)點(diǎn)能以更快的頻率發(fā)送數(shù)據(jù)。節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)逐漸增加后，UI序列周期增長(zhǎng)速度加快，而DCF模式下數(shù)據(jù)碰撞導(dǎo)致的時(shí)延還沒(méi)有很明顯，因此數(shù)據(jù)分組臨界點(diǎn)降低。節(jié)點(diǎn)數(shù)再增大后，DCF模式數(shù)據(jù)碰撞概率加大，吞吐量?jī)?yōu)勢(shì)減弱，從而使數(shù)據(jù)分組大小臨界點(diǎn)再次增加。

5結(jié)束語(yǔ)

本文將VANET與LTE-A結(jié)合，提出VANET/LTE-A異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，利用VANET的靈活性提升LTE-A中D2D通信效率，并提高LTE-A網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。以VANET中節(jié)點(diǎn)信道接入機(jī)制為研究對(duì)象，分別從理論和仿真研究UI模式和DCF模式在用戶平均吞吐量、平均數(shù)據(jù)分組發(fā)送時(shí)延等方面的優(yōu)劣。仿真結(jié)果表明，在給定用戶數(shù)和物理層參數(shù)的情況下,UI模式在小數(shù)據(jù)分組情況下用戶平均吞吐量、平均數(shù)據(jù)分組發(fā)送時(shí)延性能優(yōu)于DCF模式，而在大數(shù)據(jù)分組情況下DCF模式性能優(yōu)于UI模式。兩個(gè)模式之間存在性能轉(zhuǎn)折點(diǎn)，可由臨界數(shù)據(jù)分組大小表征。仿真表明，臨界數(shù)據(jù)分組大小隨信道速率增大而增大，隨節(jié)點(diǎn)數(shù)增大呈先減小后增大的趨勢(shì)。在此基礎(chǔ)上，重新規(guī)劃IEEE 802.llp各子信道接入模式及使用，提出基于協(xié)議序列-IEEE 802.llp的信道接入機(jī)制，在不同數(shù)據(jù)分組大小下兼顧了用戶平均吞吐量和平均數(shù)據(jù)分組發(fā)送時(shí)延的性能，實(shí)現(xiàn)兩者性能權(quán)衡。“基于調(diào)度”和“基于競(jìng)爭(zhēng)”信道接入相結(jié)合的思想也具有理論價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。

6摘要：提出了VANET/LTF-Advanced異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并重新規(guī)劃信道使用及接人模式，提高車載設(shè)備之間通信的有效性，增強(qiáng)公平性并兼顧自由度。以車輛間通信為研究對(duì)象，深入剖析并比較IEEF 802.llp MAC協(xié)議，基于協(xié)議序列信道接入機(jī)制，提出基于協(xié)議序列-IEEE 802.llp的信道接入算法，將“基于調(diào)度”與“基于競(jìng)爭(zhēng)”的信道接人結(jié)合，完善IEEE 802.llp MAC層協(xié)議。仿真結(jié)果表明，基于協(xié)議序列-IEEE 802.llp的信道接人機(jī)制與UI模式及IEEE 802.llp模式相比，實(shí)現(xiàn)了用戶平均吞吐量和平均數(shù)據(jù)分組發(fā)送時(shí)延性能的權(quán)衡，具有理論價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。