摘 要

随着交通系统的不断发展，交通网络也在变得越来越智能，接着出现了智能交通系统。而在智能交通系统中，车辆专用的通信网络是必不可少的一个重要设施，目前车联网主要包括V2V和V2I这两种通信方案。对于车联网来说，很重要的两个指标参数是吞吐量和用户公平性，但是现有的算法在往往很难同时做到这两者的平衡，不能够提供很好的无线资源管理。基于这个问题，本文首先对现有的一些车联网方案进行了研究比对，然后在此基础上选取出了一种最适合的车联网调度算法EXP/PF-TR-V2I算法，并对该算法进行了性能评测，性能评测的指标主要是吞吐量、丢包率和时延抖动，性能评测的结果显示，该算法能够在上述的指标方面全面优于现有的资源分配算法，由此可见本文为EXP/PF-TR-V2I算法能够在车联网环境下提高通信质量、提高信道利用率提供了理论依据和数据支持。

关键词：车联网；LTE；资源分配；无线资源管理

Abstract

With the development of transportation system, the transportation network also became more and more intelligent, then came the intelligent transportation system. In the intelligent transportation system, the vehicle-specific communication network is an essential important facility. At present, the vehicle networking mainly includes V2V and V2I. For vehicle networking, two important parameters are throughput and user fairness. However, existing algorithms are often difficult to balance the two at the same time and cannot provide good wireless resource management. Based on this problem, this paper firstly studied the existing some car networking scheme comparison, and then based on this, choose took out one of the most suitable car networking scheduling algorithm EXP/PF - TR - V2I algorithm, and the algorithm for the performance evaluation, performance evaluation index is mainly throughput, packet loss rate and delay jitter, performance evaluation results show that the algorithm is able to in the above indicators comprehensive allocation algorithm is superior to the existing resources, It can be seen that this paper provides theoretical basis and data support for EXP/PF-TR-V2I algorithm to improve communication quality and channel utilization in vehicle networking environment.

Key words: vehicular networking；LTE；resource allocation；wireless resource management

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 研究意义 1

1.3 车联网资源调度研究现状 2

第2章 LTE调度算法研究 3

2.1 调度算法面临的主要问题 3

2.2 分组调度算法的评价标准 3

2.2.1 以吞吐量为主要目标的调度算法 3

2.2.2 以公平性为主要目标的调度算法 5

2.3 经典调度算法的比较 5

2.4 调度算法的改进准则 6

第3章 LTE车联网的仿真架构设计 8

3.1仿真流程设计 8

3.2 平台总体架构 8

3.3 系统信道 8

第4章 性能评测 11

4.1 评测指标 11

4.2 经典调度算法仿真结果与分析 11

4.3 仿真分析 13

4.3.1 关键业务调度性能 13

4.3.2 视频业务性能仿真 15

4.3.3 音频业务调度性能的仿真对比 17

4.4 仿真结论 19

第5章 总结 20

参考文献 21

致谢 22

第1章 绪论

1.1 研究背景

近年来，由车辆交通引起的问题，包括交通拥堵和交通事故，以及由燃料消耗和道路交通引起的环境污染，已成为全球性的关键问题。据估计，目前全球每年有超过125万人死于道路交通事故，全球由此造成的经济损失超过5,000亿美元，使每个国家每年损失其年度GDP的1-2％。为了应对这些挑战，一种有效的方法是将驾驶模式从传统的个人驾驶转换为基于排的驾驶，这可以减少燃油消耗，废气排放并提高交通安全性和效率。

随着车辆交通问题越来越引起广泛的重视，解决交通问题的方法也在飞速发展，另一方面，诸如等待时间或可靠性本身之类的通信技术的性能不足以有效地提供安全服务。连接的连续性也是提供道路安全服务的重要因素。因此，如何确保车辆在整个行驶路径上的无缝连接一直是一个热门话题。就交通密度和车速而言，公路运输领域有了巨大的增长。这种惊人的增长增加了道路安全问题。为了确保其安全性，智能交通系统（ITS）^[1]正在全球范围内广泛开发和部署。特别是车辆对车辆（V2V）^[2]的通信也引起了研究界和行业的广泛关注。车载自组织网络（VANET）^[3]基本上是无线自组织网络的子类，它使车辆能够在车辆之间共享一些有用的信息。该共享信息对于帮助避免道路危险，车辆碰撞等非常重要，进而可以提高道路安全性。

1.2 研究意义

排控制是一个非常重要的问题，但是具有挑战性。车辆排是一组共享共同行驶模式的车辆，其中每个排成员车辆（PM）跟随排长队（PL），并保持与先前PM的目标车距^[4]。为了支持排控制策略，每个PM都应定期将其包含当前运动状态的CAM传输到排中的其他车辆。基于排的V2V通信由两个主要解决方案实现^[5]，即通过IEEE 802.11p协议或蜂窝网络标准。IEEE 802.11p协议本质上是一种简单且适用于车辆无线环境的载波侦听多路访问（CSMA）机制 ^[6]。但是，CSMA机制将不可避免地引起数据包冲突，这不适合确保CAM在队列中的传播。结果，提出了增强方案以减少分组冲突。中有一个唯一的通道专用于CAM消息的交换。一些研究人员还致力于无冲突协议。排中的车辆顺序传输，其中PL首先以最大传输功率广播以到达所有PM，然后PM以较低功率传输以到达PM。

另一方面，通过集中管理无线电资源，蜂窝网络能够提供可靠的基于排的V2V通信。长期演进（LTE）V2V标准代表了最新进展^[7]，旨在为车辆提供低延迟和高度可靠的数据传输。在LTE-V2V中，近距离的车辆用户可以使用蜂窝用户的无线电资源直接通信。此外，PL可以调度PM的CAM传输，它利用较短的车距和较低的传输功率来实现空间内，排间，排间以及与蜂窝用户的无线资源复用。