面向VANET的高效可靠MAC机制研究

VANET中的车辆防碰撞等应用对网络传输的实时性与可靠性提出了较高要求，MAC机制需要提供高效可靠的MAC层单播与广播。现有无线自组织网络的MAC机制受隐藏节点等问题的影响无法满足其要求，由于VANET具有节点移动速度高、网络拓扑结构变化快的特点，实现高效可靠的MAC层广播与单播具有较为重要的理论意义和应用价值，同时也具有一定的难度。本项目拟通过一种忙音负反馈技术实现能够满足VANET要求的可靠MAC层广播机制；通过一种动态忙音功率控制技术在较彻底解决VANET中隐藏节点的同时提高网络空间利用率，实现高效的MAC层单播；通过一种基于多跳网络冗余特性的数据包恢复技术，减少单播和广播过程中的重传次数，提高网络传输效率。由于单播与广播是MAC机制为上层协议提供的最基本的服务，上述机制的深入研究可为提出满足VANET要求的MAC机制奠定基础。

与传统无线网络比较，车载无线网络VANET对网络的可靠性和高效性提出了更高的要求。本项目对VANET中高效可靠信道接入控制MAC机制展开了深入研究，在研究总结现有无线MAC机制不足的前提下，分别对彻底解决MAC层单播和广播的隐藏节点问题和暴露节点问题提出了相应的机制，从而有效提高VANET中MAC机制的效率和可靠性。项目取得的成果包括：针对VANET中单播情况下的隐藏节点问题，项目在考虑网络积累干涉的情况下，深入分析了VANET中单播隐藏节点分布的影响因素。在此基础上，提出了一种双信道无冲突MAC机制DCCFMA。DCCFMA机制中接收节点根据数据信道中所接收发送节点的信号强度动态调节忙音的发射功率，以完全覆盖接收节点周围所有的隐藏节点，保证接收节点在接收数据过程中不受干涉，从而有效解决隐藏节点问题。现有绝大多数无线MAC机制对广播消息没有进行确认，受隐藏节点的影响，广播消息的可靠性无法得到保证，引起网络性能的下降甚至影响网络的正常运行。项目提出一种高效可靠MAC层广播机制RBMAC。RBMAC机制分别采用信道预留机制和忙音负反馈机制达到消除隐藏节点和快速确认的目的，能够在保证可靠性的同时有效提高MAC层广播的效率。项目研究成果在国内外期刊会议进行发表，发表相关论文5篇，其中包括1篇SCI国际期刊，1篇高水平国际会议，1篇普通国际会议。