VANET/LTE异构网络在ITS中的应用

王晓品++赵鹏++邓媛媛

摘 要

智能交通系统通过车、路、人的链接、密切配合提高交通运输效率，缓解交通阻塞，提高路网通过能力，减少交通事故，降低能源消耗，减轻环境污染。为了满足不同车辆的应用需求，本文提出了一个集成的基于IEEE 802.11p的VANET和LTE4G移动网络融合的异构网络。通过评估数据丢包率、数据速率、时延和抖动来测试系统性能。结果表明该异构系统提供了可接受的性能，满足了不同车辆的应用程序的需求。

【关键词】异构网络 智能交通系统 车载网络 VANET LTE 无线网络

智能交通系统（ITS）已经受到来自世界各地不同研究机构或者企业的青睐。为了迎合现阶段不同的车辆应用程序需求，本文提出了一个集成的基于IEEE 802.11的VANET和LTE移动蜂窝网的异构车载网络。

1 系统模拟

1.1 网络模拟

本文提出的基于DSRC的VANET-LTE异构网络架构如图1所示。

拟建的架构将车载网络划分为车与车Vehicle-to-Vehicle、车与基础设施Vehicle-to-Infrastructure、车载车辆通信、回程连接。V2V网络允许通过DSRC在GVs和OVs之间的通信。V2I网络提供GVs和LTE eNodeB之间的通信。车载单元 （OBU）的数据组成。

从数据流的角度来看，GVs通过DSRC从OVs收集信息。然后发送相关的数据到基础设施。数据在GVs和LTE eNodeBs之间进行交换。在下行方向，LTE eNodeBs单播向GVs发送数据，它们通过不同的路由到达共同的目的地。智能交通数据通过以太网发送到车辆的OBU进行进一步的处理和决策。在上行方向，GVs以一个预先确定速率将交通数据（来自OV）通过 LTE传输到基础设施上。

1.2 仿真参数

网络模型采用OPNET模型进行网络仿真。eNodeB 、G V LTE和智能交通下行参数都是从文献中的模型获得的。CAMs表示从OV传播到GV，CAM大小40字节，传输时间间隔是100ms。然后GV聚集CAMs的数据并将其发送LTE上行通道。

1.3 效能评估指标

模型的性能评价指标定义如下：数据速率（字节/秒）是指接收端单位时间内接收到的数据字节的总和；数据丢包率（DLR）是指发送端发送的数据包总数减去接收端接受到数据包总数比上发送的数据包；时延指一个报文或分组从一个网络的一端传送到另一个端所需要的时间；抖动（以秒为单位）是指变化的时延。抖动大多起源于网络中的队列或缓冲，尤其在低速链路时。抖动反应了网络的稳定性。

2 模拟仿真

总体系统性能通过不同类型的车辆网络应用的具体性能来体现。为此最重要的重点是V2V和V2I在现实的城市仿真环境中的数据丢包率、数据速率、时延和抖动。对所有场景，对上述绩效评估指标（DLR，数据速率，时延和抖动进行了分析。

2.1 No Burst（突发）模型

在视频流服务环境中，重要的是要保持DLR阈值低于1%，视频流服务的质量要求用户满意。此外，视频流的性能很大程度上取决于时延和抖动。最大可接受的视频数据包时延设置为150ms，最大允许抖动是50ms。对于交通控制数据，因为大多数的应用程序都是特别紧急的，必须在100ms和500ms之间的端到端时延。

2.2 Burst恢复机制

Burst是在无线通信系统用于减少或防止数据损失的通信技术。这是通过连续发送相同的包在特定的时间框架内。从本质上说，如果一个原始数据包丢失，其他多余的数据包将带着相同的信息到所需的目的地。

3 总结

智能交通系统通过提高交通效率，安全，舒适和减少排放在未来交通中发挥至关重要的作用。这样的系统依赖于先进的移动和无线通信技术来满足不同车辆应用程序的需求。在本文中，一个综合IEEE802.11p VANET和LTE异构车载网络在城市环境中的应用。系统性能通过数据丢包率，数据速率，时延和抖动进行评价。

参考文献

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