VANET/LTE異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)在ITS中的應(yīng)用

王曉品++趙鵬++鄧媛媛

摘 要

智能交通系統(tǒng)通過車、路、人的鏈接、密切配合提高交通運(yùn)輸效率，緩解交通阻塞，提高路網(wǎng)通過能力，減少交通事故，降低能源消耗，減輕環(huán)境污染。為了滿足不同車輛的應(yīng)用需求，本文提出了一個集成的基于IEEE 802.11p的VANET和LTE4G移動網(wǎng)絡(luò)融合的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。通過評估數(shù)據(jù)丟包率、數(shù)據(jù)速率、時延和抖動來測試系統(tǒng)性能。結(jié)果表明該異構(gòu)系統(tǒng)提供了可接受的性能，滿足了不同車輛的應(yīng)用程序的需求。

【關(guān)鍵詞】異構(gòu)網(wǎng)絡(luò) 智能交通系統(tǒng) 車載網(wǎng)絡(luò) VANET LTE 無線網(wǎng)絡(luò)

智能交通系統(tǒng)（ITS）已經(jīng)受到來自世界各地不同研究機(jī)構(gòu)或者企業(yè)的青睞。為了迎合現(xiàn)階段不同的車輛應(yīng)用程序需求，本文提出了一個集成的基于IEEE 802.11的VANET和LTE移動蜂窩網(wǎng)的異構(gòu)車載網(wǎng)絡(luò)。

1 系統(tǒng)模擬

1.1 網(wǎng)絡(luò)模擬

本文提出的基于DSRC的VANET-LTE異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

擬建的架構(gòu)將車載網(wǎng)絡(luò)劃分為車與車Vehicle-to-Vehicle、車與基礎(chǔ)設(shè)施Vehicle-to-Infrastructure、車載車輛通信、回程連接。V2V網(wǎng)絡(luò)允許通過DSRC在GVs和OVs之間的通信。V2I網(wǎng)絡(luò)提供GVs和LTE eNodeB之間的通信。車載單元 （OBU）的數(shù)據(jù)組成。

從數(shù)據(jù)流的角度來看，GVs通過DSRC從OVs收集信息。然后發(fā)送相關(guān)的數(shù)據(jù)到基礎(chǔ)設(shè)施。數(shù)據(jù)在GVs和LTE eNodeBs之間進(jìn)行交換。在下行方向，LTE eNodeBs單播向GVs發(fā)送數(shù)據(jù)，它們通過不同的路由到達(dá)共同的目的地。智能交通數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)發(fā)送到車輛的OBU進(jìn)行進(jìn)一步的處理和決策。在上行方向，GVs以一個預(yù)先確定速率將交通數(shù)據(jù)（來自O(shè)V）通過 LTE傳輸?shù)交A(chǔ)設(shè)施上。

1.2 仿真參數(shù)

網(wǎng)絡(luò)模型采用OPNET模型進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)仿真。eNodeB 、G V LTE和智能交通下行參數(shù)都是從文獻(xiàn)中的模型獲得的。CAMs表示從OV傳播到GV，CAM大小40字節(jié)，傳輸時間間隔是100ms。然后GV聚集CAMs的數(shù)據(jù)并將其發(fā)送LTE上行通道。

1.3 效能評估指標(biāo)

模型的性能評價指標(biāo)定義如下：數(shù)據(jù)速率（字節(jié)/秒）是指接收端單位時間內(nèi)接收到的數(shù)據(jù)字節(jié)的總和；數(shù)據(jù)丟包率（DLR）是指發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)包總數(shù)減去接收端接受到數(shù)據(jù)包總數(shù)比上發(fā)送的數(shù)據(jù)包；時延指一個報文或分組從一個網(wǎng)絡(luò)的一端傳送到另一個端所需要的時間；抖動（以秒為單位）是指變化的時延。抖動大多起源于網(wǎng)絡(luò)中的隊列或緩沖，尤其在低速鏈路時。抖動反應(yīng)了網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

2 模擬仿真

總體系統(tǒng)性能通過不同類型的車輛網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的具體性能來體現(xiàn)。為此最重要的重點(diǎn)是V2V和V2I在現(xiàn)實的城市仿真環(huán)境中的數(shù)據(jù)丟包率、數(shù)據(jù)速率、時延和抖動。對所有場景，對上述績效評估指標(biāo)（DLR，數(shù)據(jù)速率，時延和抖動進(jìn)行了分析。

2.1 No Burst（突發(fā)）模型

在視頻流服務(wù)環(huán)境中，重要的是要保持DLR閾值低于1%，視頻流服務(wù)的質(zhì)量要求用戶滿意。此外，視頻流的性能很大程度上取決于時延和抖動。最大可接受的視頻數(shù)據(jù)包時延設(shè)置為150ms，最大允許抖動是50ms。對于交通控制數(shù)據(jù)，因為大多數(shù)的應(yīng)用程序都是特別緊急的，必須在100ms和500ms之間的端到端時延。

2.2 Burst恢復(fù)機(jī)制

Burst是在無線通信系統(tǒng)用于減少或防止數(shù)據(jù)損失的通信技術(shù)。這是通過連續(xù)發(fā)送相同的包在特定的時間框架內(nèi)。從本質(zhì)上說，如果一個原始數(shù)據(jù)包丟失，其他多余的數(shù)據(jù)包將帶著相同的信息到所需的目的地。

3 總結(jié)

智能交通系統(tǒng)通過提高交通效率，安全，舒適和減少排放在未來交通中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。這樣的系統(tǒng)依賴于先進(jìn)的移動和無線通信技術(shù)來滿足不同車輛應(yīng)用程序的需求。在本文中，一個綜合IEEE802.11p VANET和LTE異構(gòu)車載網(wǎng)絡(luò)在城市環(huán)境中的應(yīng)用。系統(tǒng)性能通過數(shù)據(jù)丟包率，數(shù)據(jù)速率，時延和抖動進(jìn)行評價。

參考文獻(xiàn)

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