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1、三峡大学 硕士学位论文 视频在车辆自组网中的实时传输性能研究 姓名：周欢 申请学位级别：硕士 专业：计算机应用技术 指导教师：徐守志 20100401 II 内内 容容 摘摘 要要 近年来，随着社会经济和汽车工业的飞速发展，道路上的交通问题得到前所未有 的关注。车辆自组网（Vehicular Ad Hoc Network, VANET） ，作为未来智能交通系统 的基础之一，通过车与车、车与路边设施的相互通信来构成无线通信网络，用于传输 车辆安全预警和车辆辅助驾驶等实时信息，同时提供车载娱乐、实时导航、Internet 接入等娱乐服务，使交通运输网络更加安全、高效、环保、舒适。 目前，对车辆自组
2、网的研究主要集中在路由协议、广播协议、MAC 等各层协议 算法的研究，而对这些协议的研究从根本上是为了保证消息能及时、准确地传输到车 辆自组网中的每个节点。 网络中传输的消息按照紧急和重要程度可以分为 3 个处理等 级，各个等级的处理消息都有不同的特点和要求。本文主要研究视频数据在车辆自组 网中的实时传输性能，因为视频数据和其他消息相比，具有数据量非常大和实时性要 求高的特点，而车辆自组网和 Ad Hoc 网络相比具有无线信道质量不稳定、网络中的 节点移动速度快、拓扑变化快、路径的寿命短等特点，因而有必要研究视频在车辆自 组网的实时传输质量和车辆自组网中的各种协议对视频实时传输质量的影响。 论
3、文主 要工作如下： 1) 介绍 Ad Hoc 网络、车辆自组网的概念和特点，以及国内外的研究现状。在 此基础上，分析车辆自组网的特点，给出车辆自组网的体系结构和各层协议； 2) 对车辆自组网中针对各种应用的传输消息进行分类，并分析了各种传输消息 的特点和要求；然后针对视频数据的特点，设计了一种用于评估视频在车辆自组网中 实时传输性能的仿真平台，并给出了评价视频实时传输质量的参数(PSNR、画面丢失 率)； 3) 构建了多个车辆运动场景，并在此仿真平台下分析了不同场景下，车载自组 网中的各种相关机制对视频实时传输性能的影响。从仿真实验结果可以看出：虽然基 于 DSRC 协议的车辆自组网在网络负载
4、比较严重以及车辆之间的初始跳数比较大的 情况下，会造成部分画面的丢失和画面质量的下降，但是从接收到的画面的 PSNR 平 均值看， 视频在基于 DSRC 协议的车辆自组网中的实时传输性能良好； 通过对 DSDV、 AODV、DSR 三种路由协议的比较，本文建议选择 AODV 协议作为车辆自组网的路 由协议。 最后，对全文工作进行总结，并指出进一步的研究工作。 关键词：车辆自组网关键词：车辆自组网 Ad Hoc 实时传输性能实时传输性能 路由协议路由协议 PSNR III Abstract With the continuous development of social economy and
5、 auto industry, the traffic problem has got ever-increasing attention. As one of the basis of the future ITS (Intelligent Transport System), VANET (Vehicular Ad Hoc Network) is used to transmit real-time information, such as vehicle safety warning message and vehicle driver assistance message, and p
6、rovide entertainment services, such as vehicle entertainment, real-time navigation, Internet access and so on by wireless communication network. VANET is formed by the communication between V2V (Vehicle to Vehicle) and V2I (Vehicle to Infrastructure), making the transportation network more secure, e
7、fficient, environmentally friendly and comfortable. At present, the research on VANET mainly focuses on routing protocol, broadcasting protocol, MAC protocol and so on, and the fundamental purpose of the study is to ensure that messages can be transmitted timely and accurately to each node in VAENT.
8、 Messages transmitted in VANET can be divided into three treatment levels in accordance with the degree of urgency and importance, each level has different characteristics and requirements. This paper mainly studies the real-time transmission performance of video data in VANET, because video data ha
9、s a very large amount of data and high real-time requirements, comparing with other data transmitted in VANET. Comparing with Ad Hoc network, VANET has an unstable wireless channel quality, nodes in the network move fast, topology changes quickly, and the life of the path is short and so on, so it i
10、s necessary to study the transmission performance of video in VANET and the influence of a variety of protocols on the transmission performance of video in VANET. The main works are as follows: 1) Introducing the concept, the characteristic and the research status of the Ad Hoc network and VANET, an
11、d analyze the characteristic of VANET, and presents the architecture and protocols of VANET. 2) Classifying transmission messages according to the kind of application in VANET, and analyzing the characteristics and requirements of each kind of transmission message; then according to the characterist
12、ics of video data, designing a simulation platform which is used to evaluate the real-time transmission performance of video in VANET, and giving the evaluation parameters (PSNR, the frame loss rate). IV 3) Constructing different vehicle movement scenarios from simple to complex to evaluate the infl
13、uence of each kind of related mechanism on the real-time transmission performance of video in VANET. From the simulation results we can see: VANET based on DSRC protocol will cause the loss of the frame and the decline of the frame quality, when the network load is serious and the initial hop is big
14、, however, from the average PSNR of the received frame, we find that the transmission performance of video in VANET based on DSRC protocol is good; Through comparing the three routing protocol, DSDV,AODV and DSR protocol, we propose to use AODV protocol as the routing protocol of VANET. At last, we
15、summarize the work of this paper and points out the next step of the work. Key words: VANET Ad Hoc real-time transmission performance routing protocol PSNR I 三峡大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作 所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经 发表或撰写过的作品成果。 对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明 确方式标明，本人完全意识到本声
16、明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名： 日 期： 1 引引 言言 进入 21 世纪以来，随着社会经济和汽车工业的飞速发展，交通问题成为了全世 界共同关注的问题。尽管世界各国都在大力开展交通基础设施建设，但是每年发生的 交通事故仍然层出不穷。据世界卫生组织统计，全世界每年有 50 多万人死于交通事 故，数百万人受伤或致残，全球每年交通事故造成的经济损失高达 5180 亿美元，由 此可见交通问题带给人类的灾难和损失是多么严重。 随着科学技术的发展，各国政府都在考虑利用科技来解决交通问题。日本政府早 在 20 世纪 80 年代就开始了利用高科技来解决交通问题，美国、欧洲各国也随后开始 了类似项目的研究，在这样的背景下，智能交通系统 (Intelligent Transport System, ITS)2也就应运而生。智能交通系统通过运用现代先进的电子技术、信息技术、传感 器技术和控制技术来使得道路和车辆更加智能化， 达到改善交通和提高行车安全的目 的。 车辆自组网作为未来智能交通系统的重要组成部分，也得到了前所未有的关注。 车辆自组网是专
