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城市车联网多跳链路优化方法与路由算法研究

城市车联网多跳链路优化方法与路由算法研究

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作者：常诗庾湖北大学

学位级别：硕士

近几年来,随着道路交通运输的发展,城市环境下的车辆数量急剧增长,交通环境愈发多变,车辆间信息传播的需求也日益凸显,智能交通系统(Intelligent Transport System,ITS)作为一种可以帮助提高效率的交通管理系统,正在迅猛发展中。车辆自... 详细信息

近几年来,随着道路交通运输的发展,城市环境下的车辆数量急剧增长,交通环境愈发多变,车辆间信息传播的需求也日益凸显,智能交通系统(Intelligent Transport System,ITS)作为一种可以帮助提高效率的交通管理系统,正在迅猛发展中。车辆自组织网络(Vehicle Ad-hoc Networks,VANET)是ITS应用核心的构成要素之一,为道路交通安全的有效通信提供了保障。由于道路情况的复杂多变,信息的传输具有较高的时效性,且需要考虑到安全问题,车联网对于车辆间信息的传输需求是极低的传输时延和极高的可靠性。因此,设计出一种高效且满足低时延高可靠性需求的传输方式,保证车联网的通信质量成为了目前车联网领域研究的热点之一。针对以上提出的问题,论文的主要工作可概括如下:第一,概述了车联网相关的基础理论,主要包括了车联网的概念、特点、以及路由算法的概述。第二,从城市道路下车联网的低时延高可靠性需求出发,建立一种时延可靠性联合效用模型,实现对于车辆链路的时延和可靠性评估,并基于时延与可靠性效用函数提出基于帕累托的链路优化算法(Pareto-Based Link Optimization Algorithm,PLOA),通过对车联网中的多跳链路选择进行优化,可以有效地减少信息传输时延并提高可靠性。仿真结果表明,该算法能够选择适当的链路,实现信息的高效传输,从而提高了车联网的网络效用,同时还保证了信息传输的低时延和高可靠性。第三,在车联网中,通信节点以高速移动的车辆为主,导致网络拓扑变化迅速。考虑到公交车线路稳定,通信覆盖范围大,处理数据能力强等特点,提出基于公交车辅助动态分簇的路由算法(Energy-Efficient Bus-Based Clustering Routing Algorithm,EBCRA)。该算法首先综合考虑节点度、移动相似性和传输能耗等因素,对道路上的车辆节点进行分簇,并充分利用公交车的优势,优先选择公交车作为簇头。然后根据道路情况的变化对于簇头、簇成员以及网关节点的进行动态分配,以减少网络链路的快速连接和断开,减少能量消耗的同时保证道路的连通性。仿真实验结果表明,本文提出的能量有效的分簇算法可以在保证道路连通性的同时更好的平衡车辆能量的消耗,有效降低节点死亡的速度,改善路由传输的性能。

关键词：车联网低时延高可靠性分簇算法链路优化

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多业务场景下的低时延高可靠通信研究

多业务场景下的低时延高可靠通信研究

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作者：张烨华南理工大学

学位级别：硕士

近年来,第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology,5G)快速发展,物联网持续繁荣。5G技术的发展带来了许多新的应用场景,例如智能制造、自动驾驶、远程医疗等,这些场景对网络的可靠性和低延迟要求非常高,而低... 详细信息

近年来,第五代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology,5G)快速发展,物联网持续繁荣。5G技术的发展带来了许多新的应用场景,例如智能制造、自动驾驶、远程医疗等,这些场景对网络的可靠性和低延迟要求非常高,而低时延高可靠性技术(Ultra Reliable Low Latency Communications,URLLC)正是为此而生的技术。研究多业务场景下URLLC资源分配对5G发展的意义是非常重要的。可以帮助优化网络资源的使用,满足不同业务的需求,从而进一步推动5G技术的发展。本文考虑了多小区多业务免调度场景下URLLC的资源分配,及整合增强移动带宽(enhanced Mobile Broadband,e MBB)用户业务与URLLC用户业务资源分配。在满足多种业务URLLC传输速率的条件下,最少化时频资源块(Resource block,RB)的使用数目,以及在满足多种业务URLLC传输速率的条件下,最大化系统中e MBB用户传输速率的和。具体工作如下:第一,本文考虑的是一个多小区免授权的上行链路物联网(Internet of Things,Io T)网络,其中多种类型的超可靠和低延迟通信服务与硬性截止日期共存。提出了一个数学框架,用于在给定网络拓扑的情况下表征每个服务的丢包率(Packet loss rate,PLR)。特别地,我们导出了RB选择的冲突概率和成功解码概率的下界。此外,本文公式化并解决了受PLR约束的RB消耗最小化问题,并提出了一种有效的算法。数值结果表明,在超可靠的情况下,下界与模拟之间的差距很小,并且所提出的算法优于现有的基准方案。第二,本文考虑的是单小区不确定信道场景下,e MBB用户业务与URLLC用户业务共存的网络。由于信道的不确定性,时频资源块分配会受到影响,进而影响用户业务的传输速率。为了解决这一问题,本文提出了一种优化模型,将不确定信道带来的不确定性问题转化成确定性问题,从而最大化场景中所有用户的传输速率。本文提出了适用于该场景的三方匹配算法,将e MBB用户、URLLC用户和时频资源块进行分组匹配。通过对比试验,证明了本文提出的三方匹配算法的有效性。实验结果表明,本文的算法可以在满足URLLC用户业务要求的前提下,充分利用时频资源块,实现资源的高效利用。

关键词：多业务低时延高可靠性资源分配

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