车载自组网中基于运动预测的介质访问控制协议研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
61103204
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
22.0万
负责人：
黄家玮
依托单位：
中南大学
学科分类：
F0207.计算机网络
结题年份：
2014
批准年份：
2011
项目状态：
已结题
起止时间：
2012-01-01 至2014-12-31

项目参与者：
潘建平；徐卓农；刘辉宇；邓霞；陈洁；刘辉；卓晓光；
关键词：
移动预测空间复用介质访问控制协议退避算法车载无线自组网

项目摘要

车载自组网具有着节点移动速度快、信道竞争强和不公平性突出等特性，如何设计车载自组网的介质访问控制协议来保证数据信息的快速、高效和公平传输就成为了一个重要问题。本课题基于运动预测模型，对车载自组网介质访问控制协议的节点竞争和合作机制、速率和功率调节算法方面展开研究。课题首先基于车辆真实移动轨迹建立车辆移动模型，以指导介质访问控制协议的设计；研究自适应随机退避机制，设计基于CSMA和TDMA的信道竞争混合机制，实现灵活、高效和低延时的时间退避；为保证稳定和快速的传输，研究基于运动趋势预测的中继节点优选接入机制；提出中继节点的竞争窗口动态调节算法，以提供多跳连接路径的公平性；同时研究结合发送速率和功率调节的空间退避机制，提升车载自组网的空间复用率和传输效率。本课题对介质访问控制协议的研究将为车载自组网络的稳定运行和性能优化提供可以借鉴的理论与技术支撑。

结项摘要

在智能交通系统中，车载自组网正逐渐成为了车载通信的主流技术，通过车辆-基站和车辆-车辆之间通信提供了各种网络应用服务。由于车辆的快速移动特性，设计低延时、高可靠和公平的信道接入控制协议、消息转发机制和传输控制方法变得具有挑战性。在国家自然科学基金的支持下，我们针对无线信道接入控制算法、延迟容忍转发技术和公平拥塞控制展开了研究。同时，我们还对数据中心网络的传输控制协议展开了研究。.（i）无线信道接入控制。针对保证行车安全的事故预警服务应用，我们提出了一种基于IEEE 802.11p协议的多跳广播协议，根据车辆密度自适应地选择转发节点。针对无线多跳信道传输，我们提出了一种在MAC层和传输层联合拥塞控制的方法。针对无线多跳传输中信道错误和拥塞导致丢包原因难以区分的问题，提出了一种基于ECN反馈的拥塞感知方法，有效地提升了无线传输的信道利用效率。.（ii）延迟容忍转发技术。针对延迟容忍的多副本转发机制中有限的节点资源被大量的消息副本迅速耗尽的问题，我们提出一种基于概率接纳和丢弃的拥塞控制算法，实现了较小的开销和较高的消息到达率。我们提出了一种拥塞程度自适应的端到端确认机制，利用消息丢弃次数与复制次数的比值评估节点的拥塞程度，并实现确认消息传输方式的动态切换，有效降低了资源消耗和延时。.（iii）公平拥塞控制。我们首次指出ACK包过分侵占接入节点缓存是造成上下行TCP不公平问题的直接原因，并提出了保证上下行公平的缓存管理算法。针对多跳无线传输的跳数不公平问题，我们提出了一种保障公平性的缓存分配控制方法。.（iv）数据中心网络传输协议。针对延时敏感应用服务，我们提出了一种拥塞避免阶段的增窗方法，使得窗口的增长速度在线性增加和指数增加之间自适应变化，从而加快带宽探测过程，有效提升了带宽利用效率。针对TCP Incast问题，我们提出了一种基于跨层拥塞感知的自适应请求分批调度算法，根据链路的拥塞状况动态调节并发请求发送速率。.总体上，项目组取得了较好的研究成果，在International Journal of Communication Systems、Computer Communications、Transaction on Computer、GLOBECOM和WCNC等期刊和国际会议上发表和录用了16篇学术论文，同时申请了4项发明专利。