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论文研究-一种无线通信V2X仿真场景建模与动态机制 .pdf
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更新于2023-03-16
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一种无线通信V2X仿真场景建模与动态机制,孟祥芬,王智立,针对无一种无线通信V2X仿真场景建模与动态机制一种无线通信V2X仿真场景建模与动态机制线通信仿真中的复杂场景V2X,考虑车辆内、车辆
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一种无线通信 V2X 仿真场景建模与动态机
制
孟祥芬,王智立
**
(北京邮电大学网络技术研究院,北京 100000) 5
作者简介:孟祥芬(1994-),女,硕士研究生,主要研究方向:云计算与服务计算
通信联系人:王智立(1975-),男,副教授、硕导,主要研究方向:网络智能管理与通信软件. E-mail:
zlwang@bupt.edu.cn
摘要:针对无一种无线通信 V2X 仿真场景建模与动态机制一种无线通信 V2X 仿真场景建模
与动态机制线通信仿真中的复杂场景 V2X,考虑车辆内、车辆间以及车辆与路边基础设施
的组网和通信,设计出各个交通元素所对应的基础场景的所有关系集合,对 V2X 及其所依
赖的基础组件场景进行模型设计与形式化语言描述。通过组件化的形式化语言描述方式,构10
建出一个较为符合真实交通网络状况兼具高速移动性与灵活可配性的动态仿真场景,场景中
的交通元素数量及类型可动态配置,设计一套高复用的、可嵌套组合的、递归透传的动态配
置机制来表述元素的相对位移、元素之间隶属关系的改变与重新耦合。
关键词:计算机应用;V2X;车联网场景;动态机制;位置更新;XML 形式化描述
中图分类号:TN929.5215
A Dynamic Mechanism of V2X Scene Wireless
Communication Simulation
Meng Xiangfen, Wang Zhili
(Beijing University of Posts and Telecommunications,Institute of Network 20
Technology,Beijing,100000)
Abstract: In view of the complex scene V2X in wireless communication simulation, considering the
networking and communication among vehicles, vehicles and roadside infrastructure, all the relations
sets of the basic scenes corresponding to each traffic element are designed. The model design and
formal language description of V2X and its dependent basic component scenarios are carried out. By
25
using component-based formal language description, a dynamic simulation scene with high-speed
mobility and flexible matching is constructed, and the number and type of traffic elements in the scene
can be dynamically configured. Design a set of perfect dynamic collocation mechanism to express the
relative displacement of elements, the change and re-coupling of the subordinate relationship between
elements.
30
Keywords: computer application; V2X; vehicles scenario; dynamic mechanism; location update; XML
Formal description
35
0 引言
无线通信系统的功能结构复杂,对于无线通信系统的研究需要基于计算机仿真技术,对
现实通信场景进行抽象与建模
[1]
,将对庞大繁重的现实场景的分析转为对灵活抽象场景的研
究,可以大大减轻工作量并提高灵活性。传统无线通信仿真系统主要针对强耦合的固定场景、
静态不可变场景进行模型建立与仿真实现
[2]
,主要对室内小区(Indoor),城市宏小区(Urban 40
grid)进行研究,并且整个仿真周期中,场景与设备的位置信息不发生变化,但随着场景多
样化、业务多元化的的发展,仿真场景需要灵活支持诸如车联网(V2X)此类动态可变的场
景
[3]
,所以通过对现实场景的研究与抽象,构建一个可以动态配置元素数量与元素嵌套组合
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关系,元素属性的动态车联网场景,将各层场景抽象表达与解耦合,可以灵活处理各层场景
的嵌套关系。 45
本文对 V2X 场景进行了特征分析
[4]
,提取出公共组件抽象类,例如车辆、车道、人行
道、道路、街区等,同时对相似的场景进行共性分析与统一归纳,对 V2X 场景进行建模与
形式化描述。针对现实场景的客观性交通元素,提出一种相对完善的、高复用的、可嵌套组
合的、递归透传的动态配置机制来表征车联网场景中各个元素的相对位移,元素之间隶属关
系的改变与重新耦合,关联关系的动态建立与解除,更加适用于无线通信系统中新场景的仿50
真
[5]
,最后给出了结果验证。
1 车联网场景的建模
为减小元素之间的耦合度,提高元素的复用程度,采用组件化的设计思想,将仿真场景
和仿真设备区分,仿真场景只关注场景层面的形状特征、位置特征以及场景之间的关系,仿
真设备专注于设备本身的固有属性,如设备类型、朝向角等,忽略其所在的位置与所隶属的55
父场景,他们之间依靠关联关系自由组合,此种设计思想可以简化建模工作[4],且为新场
景新设备的接入提供了良好的扩展性支持。
Urban Grid(车联网)场景如图 1 所示
[6]
,将其抽象为矩形网格(Road Grid)的行列分
布,每个网格内有公路、单向车道、汽车、人行道、空地等场景元素,侧重于城市地区高密
集部署车辆的负载情况。这种部署方案的关键特征是高网络负载和高车流密度场景下的网络60
的可靠性与延迟
[7]
。该场景的一些属性如表 1 所示。
图1 Urban Grid 场景示意图
表1 Urban Grid 场景属性表
属性 取值
布局 单层 Road Grid(矩形网格)
长/m
1299
宽/m
750
网格长度/m
433
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网格宽度/m
250
行车道宽度/m
3.5
人行道宽度/m
3
行车道数量/(条/单向)
2
车辆数目/辆 2.5*绝对车速
车辆移动速度/(km/h)
15,60,120
对仿真场景进行分层处理,每层场景只关注自身的功能需求即可。在车联网(Urban 65
Grid)场景中,将车联网场景抽象为最高层的仿真场景类 V2X,其继承自基类 Scene,将车
联网中的矩形网格抽象为 Block,一个 V2X 由 3*3 的 Block 组成。在每一个 Block 中,将四
周的单向公路抽象为四个矩形的 Road,每一个 Road 场景可细分为两条车道(Lane),每条
车道中分布有车及其上的通信设备;除此之外,Block 中还包括无车辆设备的人行道,将其
抽象为矩形的 Sidewalk。 70
车联网(Urban Grid)场景模型如下:
(1) V2X 场景由底层的形状场景 Rectangle 派生,继承关系示意图如图 2 所示:
V2X
‐vehicleDens ity
:
double
Rectangle
#coordX:double
+insertInnerScene(Scene*):bool
#coordY:double
#coordZ:double
#length:double
#width:double
+setPa rentScene(Scene*):bool
+setParams(m ap<string,string>
params):bool
+getPa rams(vect or<stirng>):
map<string,string>
+BlockDisMethod()
图2 V2X 场景继承关系示意图
75
(2) V2X 场景继承关系树如图 3 所示:
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