基于车流量与3D信道建模的车联网连接性理论研究

Connectivity probability is an important indicator of the Quality of Service (QoS) for Vehucular Networks (VANETs). It is also important to the design of networking, MAC, power control protocols and the operation of VANETs. However, little consideration on connectivity probability has been paid to protocol design and standard making process for VANETs. There are obvious drawbacks of inadequate assumptions of impacting factors to connectivity probability study in previous work. In this proposal, impacting factors of channel models, traffic flow models, deployment of roadside base stations, power of base stations and vehicles, maximum number of hops for relaying a packets, will be jointly considered. More importantly, in this proposal, modeling of traffic flows and 3D wireless channel according real data collected in Shanghai will be done at first. Then derivation of upper and lower bound of connectivity probability in VANETs will be carried on. The mutual relationship among the impacting factors will be thoroughly studied. Finally, the theoretical results will be validated vith a hardware online test platform and a software simulation platform. The completion of this proposal will contribute a lot on future deoloyment of VANET infrastructure.

面向我国车联网迅猛发展的重大战略需求，针对当前车联网协议/标准制定过程中对车联网连接性考虑不足，以及传统车联网连接性理论研究假设过于理想化的缺陷，本课题创新性地开展综合车流量、信道、基站间距、发射功率、网络最大跳数等多因素的车联网连接性理论研究，首先结合真实数据对车流量、3D信道进行建模研究，然后将所获取的车流量、信道模型纳入到对车联网连接性理论问题的分析与研究中，推导车联网连接概率在多因素综合影响下的上下限、通用表达式，找出多因素间的互动关系及置换规律,最后通过相应的软硬件仿真平台构建完成对所提核心理论的验证。本研究是对前人重要研究成果的继承与创新性拓展，将更加实际地反映现实情况中车联网实际组网及连接情况，可为车联网路由、MAC、组网、功控协议制定，以及后期车联网实际部署与管理奠定坚实的理论与技术基础，为推动我国车联网产业的发展贡献力量。

本课题创新性地开展综合车流量、信道、基站间距、发射功率、网络最大跳数等多因素的车联网连接性理论研究，首先结合上海真实数据对车流量进行了建模，通过无线信号测量，构建了三维无线信道模型，然后将所获取的车流量、信道模型纳入到对车联网连接性理论问题的分析与研究中，提出了结合连接概率的时延保障理论、保障连接性的路由算法，最后通过相应的软硬件仿真平台构建完成对所提核心理论的验证。.课题执行过程中，课题组在IEEE Internet of Thing Journal等国际期刊和本领域重要的国际会议上发表论文15篇，其中SCI/EI论文11篇，申请国家发明专利6项，出版5G专著1部，FuTURE论坛《5G车车通信关键技术研究》白皮书1份。重要的是，课题组构建了无线信道大数据共享平台，为包括清华、北邮、同济等高校在内的国内外科研团队共享了大量无线信道测试数据用于科研。另外，在项目执行过程中，部分研究成果获得中国通信学会科学技术奖一等奖一次，二等奖一次，中国产学研合作奖二等奖一次。作为总结，项目组全面高质量完成了各项研究目标。