车联网RSU城区部署方案的研究与设计

作     者：刘亚非 

作者单位：重庆邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：林峰

授予年度：2018年

学科分类：08[工学] 0838[工学-公安技术] 

主      题：车联网 传输模式 RSU选址 RSU布线 布尔运算 

摘      要：随着汽车制造业的快速发展以及汽车保有量的急剧增长,城市道路交通问题严重影响人们出行的舒适性和安全性,使得原本方便、快捷的交通不堪重负。车联网的出现可以有效缓解这些问题,但需要大量部署RSU,带来高额的投入成本。本文重点对城区RSU的低成本部署以及RSU之间的连线问题进行了研究。首先,本文分析了车联网的两种主要传输模式,并对比了分别在两种模式下车辆进行数据传输的优劣势,从而结合两种模式提出一种利用IEEE802.11p传输安全消息,利用LTE传输非安全消息的数据传输方案,使得两种模式各自的优势特性得以充分运用,仿真结果表明网络的整体性能提高了一倍左右。其次,针对在IEEE802.11p的传输模式下,解决城区RSU的选址问题,提出了一种低成本高覆盖的支配选址方案。该方案基于RSU覆盖半径、位置之间的距离以及该位置点的车流量等因素,把选址问题转换为求解最小支配集来确定最终RSU在城区的最优位置。仿真结果表明:在城区地图[0,10]km2范围内,RSU覆盖半径为0.5km的情形下,支配方案比均匀部署方案所需RSU数量少一半多,比热点部署方案少10%,成本更低。随着覆盖区域的不断扩大,支配方案的优势更加明显。随后对支配方案所用的支配算法(DA)算法与贪心算法(GA)和气球扩张算法(BEH)进行了对比分析,验证了 DA算法的性能优势。最后,针对城区RSU部署位置确定后的RSU之间布线问题,本文引入一种基于最小生成树贪心准则的环状连接方案。该方案在考虑成本因素的同时又考虑了整体网络的鲁棒性,从而使得RSU的布线更符合真实环境。仿真结果表明:环状连接方案在成本上比网状连接方案低,虽然比起树状连接方案略高,但在网络鲁棒性上却又比树状连接方案好。综合成性价比也就是鲁棒性比上成本,环状连接方案更具优势。