吉林大学学报(工学版) ›› 2015, Vol. 45 ›› Issue (4): 1304-1310.doi: 10.13229/j.cnki.jdxbgxb201504040

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基于Markov链的车载自组网MAC层建模及分析

孙伟1, 张和生1, 2, 潘成1, 杨军1, 白喆1   

  1. 1.北京交通大学 电气工程学院,北京 100044;
    2.北京交通大学 轨道交通控制与安全国家重点实验室,北京 100044
  • 收稿日期:2013-11-08 出版日期:2015-07-01 发布日期:2015-07-01
  • 通讯作者: 张和生(1970-),男,教授,博士生导师.研究方向:传感器网络,网络通信性能,智能控制.E-mail:hszhang@bjtu.edu.cn
  • 作者简介:孙伟(1987-),男,博士研究生.研究方向:车路通信网络性能分析.E-mail:10117350@bjtu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(61174179)

Modeling and analysis of the MAC layer of VANETs based on Markov chain

SUN Wei1, ZHANG He-sheng1, 2, PAN Cheng1, YANG Jun1, BAI Zhe1   

  1. 1.School of Electrical Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China;
    2.State Key Laboratory of Rail Traffic Control and Safety, Beijing Jiaotong University,Beijing 100044, China
  • Received:2013-11-08 Online:2015-07-01 Published:2015-07-01

摘要: 车载自组网底层协议IEEE 802.11p的MAC层采用增强型分布信道访问机制(EDCA),为验证该机制能否满足不同类型消息的服务质量,采用二维Markov链建立了该机制的饱和分析模型,模型考虑了不同队列类型、内部碰撞和退避挂起机制。在此基础上,分析了不同队列的归一化吞吐量、丢包率和时延性能指标,同时还研究了退避挂起机制对丢包率的影响。结果表明:随着车辆数的增加,归一化吞吐量逐渐减小,而丢包率和时延逐渐增加;高优先级队列始终有较大归一化吞吐量值、较低丢包率和较小的传输时延。验证了IEEE802.11p能够保证不同类型消息的服务质量,并为车载自组网的部署提供理论依据。

关键词: 通信技术, 车载自组网, 增强型分布信道访问, Markov链, 饱和分析模型

Abstract: The Enhanced Distributed Channel Assess (EDCA) mechanism is adopted by IEEE 802.11p Medium Access Control (MAC) layer, which is used in Vehicular Ad hoc Networks (VANETs). The performance of MAC layer is studied to satisfy Quality of Service (QoS) requirements of messages with different applications. The two-dimensional Markov chain is proposed to study the backoff process of the EDCA mechanism, in which different types of messages, internal collision and the frozen mechanism are taken into account. On this basis, the normalized throughput, the drop rate and time delay of messages are studied. The results show that the value of normalized throughput decreases with the increasing number of vehicles; while the drop rate and time delay are opposite. However, the higher priority category has the larger value of normalized throughput and the lower value of drop rate and time delay, which verifies that the IEEE 802.11p can provide QoS for different messages. The analysis results can also provide theoretical basis for the deployment of VANETs.

Key words: communication, VANETs, EDCA, Markov chain, saturated analyzing model

中图分类号: 

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