基于信道传播模型的车载网V2X通信协议研究随着汽车工业及人工智能的加速发展,汽车在给人们生活带来方便与快捷的同时,也带来一些交通拥堵的问题。车载自组网(Vehicles Ad-Hoc

Networks,VANETs)的相关技术作为智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)的最重要的部分,受到国内外研究者广泛关注。

VANETs主要任务是实现车辆与车辆之间(Vehicles to Vehicles,V2V)以及车辆与道路设施之间(Vehicles to Road Side Units,V2R)的信息交换。通过频繁的信息的交互,为实现道路上的无人驾驶提出了可靠的技术保障。

因此,在复杂的城市环境下设计性能良好的VANETs路由协议是本文的研究的核心问题。针对复杂多变的城市场景,本文提出一种改进的Nakagami-m信道传播模型来模拟环境的变化,将信息传输方式分为视距(Line of Sight,LOS)和非视距(Not Line of Sight,NLOS)两种传输方式。

在构建的城市信道模型的基础上,本文提出一种基于Nakagami-m中断概率的V2X通信协议(V2X Communication protocol based on Nakagami-m Outage Probability,VCNOP),其主要的工作优势有以下三点:(1)采用动态信标机制来进行车辆间信息的交互,其动态信标周期的大小与车辆的速度和车辆所在道路的密度两个因素有关,该机制有效的减少广播风暴的发生。(2)考虑基于路边基础单元(Road Side Units,RSU)辅助的路径选择机制,在传递信息时优先考虑RSU作为中继节点,借助RSU来提高车辆传递信息的准确性和实时性。

(3)在选择中继节点时考虑车辆与邻居节点的信道中断概率,相对速度,归一化的距离这三个因素,使用层次分析法来计算这三个影响因素的权重值,进而提高选出最优下一跳的概率。在仿真过程中,使用SUMO软件处理选择的真实场景的

地图,然后将改进的Nakagami-m信道模型进行路由性能的仿真,获得通信信道中断概率与信道信噪比的关系,然后将信道仿真结果设置为路由协议的仿真参数。

在PYNS3仿真平台上,将VCNOP与经典的路由协议GPSR,GPCR,CAR和GSR进行比较,通过比较得出在数据传输成功率(Packet Delivery Ratio,PDR)和平均端到端延迟(Average End to End Delay,AE2ED)的路由性能优劣。通过实验结果分析与比较,本文所提出的VCNOP协议完全适应于复杂的城市环境。