基于TDMA的车载自组织网络MAC层协议研究
摘要
车载自组织网络（VehicularAdhocNetwork,VANET）作为移动自组织网络在智能
交通系统中的特殊应用，在提升乘车人员的行车体验和解决交通问题方面起到了重大
作用，因此受到了越来越广泛的关注。作为VANET的关键技术之一，媒体接入控制技
术（MediaAccessControl,MAC）在节点进行高效公平的信道资源共享和数据可靠传输
方面发挥重要作用。由于VANET具有节点移动性高、拓扑结构变化频繁和时隙冲突问
题频发等特点，导致人们设计适合VANET的MAC协议时面临着巨大挑战。本文基于
时分多址（TimeDivisionMultipleAccess,TDMA）技术，主要针对VANET的传统的
MAC协议中频发的冲突问题进行研究，主要的工作内容如下：
1、针对分布式MAC协议中合并冲突和访问冲突相互叠加导致的叠加冲突问题，
提出了一种基于移动性预测的TDMAMAC协议—DTMP-MAC（DistributedMAC
ProtocolwithTimeSlotReservationBasedonMobilityPrediction）。该协议通过对时隙进
行划分，将发生合并冲突后的需要重新进行时隙分配的车辆和新接入网络进行时隙访
问的车辆划分到不同的时隙段中，并且在行车过程中，车辆通过移动性预测算法和时
隙预留机制来为这些未来会发生冲突的车辆进行时隙的重新分配，从而降低叠加冲突
问题的发生概率。仿真实验的结果表明，与PTMAC协议和VeMAC协议对比，本文提
出的DTMP-MAC协议在降低叠加冲突概率、降低平均端到端时延和提升数据包接收率
这三个方面都有一定程度的改善。
2、针对集群式MAC协议中的不同簇之间频发的合并冲突问题，提出了基于动态
信息进行簇管理和时隙管理的TDMAMAC协议—CTDI-MAC（ClusterMACProtocol
forTimeSlotManagementBasedonDynamicInformation）。在簇头选举阶段，CTDI-
MAC协议综合考虑了平均链路生存时间、节点度数、速度相关性和平均距离这四个动
态参数作为因素，并通过层次分析法进行加权求和计算簇头生成的综合度量值，选出
综合度量值最高的节点作为簇头，提高了簇的稳定性和簇头的管理效率。在簇的生成
阶段，根据车辆相对位置来分配合适的时隙，在时隙管理阶段，利用车辆动态信息对
簇成员进行时隙管理，以降低不同簇之间相邻部分的车辆占用相同时隙的概率，从而
降低簇间合并冲突问题的发生概率。仿真实验的结果表明，与现有协议对比，本文提
出的CTDI-MAC协议在减少平均簇头变化次数、降低合并冲突率、降低平均端到端时
延和提升数据包接收率这四个方面都有一定程度的改善。
哈尔滨工程大学专业学位硕士学位论文
3、最后，通过对CTDI-MAC协议和DTMP-MAC协议在相同场景下的仿真结果进
行对比，发现CTDI-MAC协议更适合相对较高密度和相对较大通信范围的场景，而
DTMP-MAC协议更适合相对较低密度和相对较小通信范围的场景。
关键词：车载自组织网络；时分多址；动态参数；时隙管理
基于TDMA的车载自组织网络MAC层协议研究
Abstract
VehicularAdhocNetwork(VANET),asaspecialapplicationofmobileadhocnetworks
inintelligenttransportationsystems,hasplayedasignificantroleinimprovingthedriving
experienceofpassengersandsolvingtrafficprob