基于跨层设计的车联网络协议体系与优化设计

车联网络节点高速移动、网络拓扑变化频繁、车辆间呈现机会连接等特征，传统Ad Hoc网络和基于802.11p的车联网络分层协议体系难以满足例如车辆碰撞警告等安全应用和非安全应用的QoS需求。本课题结合中继协作通信技术研究基于"协作云"的车联网络结构模型，建立一种新的车联网络跨层协议体系，对车联网络资源进行联合优化，从跨层视角设计协作MAC协议、广播协议、机会路由协议、切换管理协议，具体内容包括：跨层协作MAC协议设计；基于网络分层的跨层广播协议设计；车联网络跨层机会路由研究；基于链路层事件触发的跨层切换协议设计；基于预测的"协作云"切换协议研究；并构建车联网络仿真平台与实际验证系统。课题旨在揭示车联网络中的协作通信机理，完善跨层优化与协议设计理论，建立能够满足车联网络应用需求的跨层协议体系。目前对车联网络的相关研究总体处于起步阶段，面临重大的应用需求，因此课题重大的理论研究意义和实际应用价值

车联网络是未来智能交通的重要组成部分。由于车联网络节点高速移动、网络拓扑变化频繁、阴影效应等特性，因此，传统Ad hoc网络以及采用分层协议体系的802.11p车联网络不能满足车辆多种应用QoS需求，同时有必要引入最新的协作通信理论和机会网络理论从跨层设计的角度探讨车联网络的协议体系，满足车联网络应用需求。本课题主要研究适合车联网络的新的跨层协议体系、在新的协议体系下进行车联网络跨层优化与协议设计、搭建车联网络仿真平台与实际验证系统，对所提算法和协议进行实现和验证。具体包括如下三个方面：（1）基于中继协作的车联网络跨层协议体系研究。研究了基于802.11p的车联网协议分层结构、模型及各层的功能描述，在此基础上引入了中继协作通信技术，从跨层的角度重新设计提出了新的中继协作的车联网跨层协议；在改善系统整体性能基础上，研究层间参数的选择、传递和优化以及各层参数设置与相邻层的信息交互机制；研究了不同的通信模式、通信策略，包括MAC接入策略，协议中集结点选择策略，切换策略，转发策略等，提高了网络容量，实现高可靠，低时延等QoS需求。（2）车联网络跨层优化与协议设计。为了提高网路协议的效率和健壮性，针对车联网络的特点和约束，研究了基于跨层协作的MAC协议、路由策略以及基于网络分层的跨层广播协议。提出了协作MAC协议减少了安全业务中的介质访问时延，并具有较高的带宽利用效率；（3）车联网络仿真平台与实际验证系统设计。