车载自组织网络是智能交通系统的重要组成部分,对提高道路交通安全性、交通效率和驾乘人员乘车体验具有极其重要的意义。由于车载自组织网络具有变化的网络密度、不稳定的信道质量、不稳定的网络拓扑、高速移动性,因此保证消息在网络中可靠传输是具有挑战性的。针对周期性广播消息时可能会引起消息拥塞、消息转发时可能会引起频繁碰撞和消息多跳广播时可能会引起消息传输中断的问题,研究如何保证消息在车载自组织网络中可靠传输具有重要的理论意义和实用价值。本文的主要研究内容和贡献如下:1.提出了一种增强型马尔科夫链模型,该模型能够准确地对不同网络密度下周期性广播进行建模;并提出了基于网络繁忙因子和贝叶斯网络的自适应媒体接入控制(Media Access Control,MAC)协议,该协议能够提高周期性广播消息的投递率。首先,提出了一种能够准确刻画不同网络密度场景下周期性广播消息的增强型马尔科夫链模型,该模型区分繁忙时隙和空闲时隙期间的消息到达情况,能够更加准确地对周期性广播建模,从而能够更加准确地分析包碰撞概率;其次,根据该模型定义了用于划分网络通信状态的网络繁忙因子,进而提出了基于网络繁忙因子的自适应MAC协议;为了利用车辆自身信息、外部环境信息和网络性能参数来更加准确地刻画复杂城市环境中的网络通信状态,引入了贝叶斯网络根据上述场景信息对网络通信状态进行推理,进而提出了基于贝叶斯网络的场景感知自适应MAC协议;最后,仿真验证了本文提出的两种自适应MAC协议的性能,仿真结果表明:本文提出的增强型马尔科夫链模型能够准确地对高密度和低密度网络场景下周期性广播消息进行建模,两种自适应MAC协议在投递率上优于对比协议、满足周期性消息低时延高可靠传输的要求。2.针对车载自组织网络中视距通信受阻的情形下,采用中继车辆协助转发消息时可能会引发频繁的碰撞,提出了一种分布式的协作中继选择协议,该协议能够有效地降低消息碰撞概率;同时,对该协议建立了数学分析模型,并推导了消息的端到端投递率的闭合表达式和吞吐量的分析表达式。首先,设计了一种得分函数,根据源车辆到候选中继的接收质量和候选中继到目的车辆的信道质量,对候选中继进行排序,进而根据排序结果计算出等待转发时间;其次,根据等待转发时间求出三种溢出概率;然后,在同时考虑无线信道质量和MAC机制两个因素时,推导了消息的端到端投递率的闭合表达式和吞吐量的分析表达式;最后,仿真验证了提出的数学分析模型的正确性,分析和仿真结果表明:本文提出的协议在消息的端到端投递率和吞吐量上都优于对比协议,能够在视距通信受阻的情形下可靠地进行消息转发;本文提出的分析模型能够评价协作分布式中继选择协议关于物理层和MAC层的相关设计。3.针对车载自组织网络信道的不稳定性、车辆的移动特性,及多跳传输安全消息时要保证高可靠性的要求,提出了一种基于车辆间(Vehicle-to-Vehicle,V2V)多跳广播混合式的中继选择协议,该协议能够有效地降低丢包率;同时,对该协议建立了数学分析模型,并推导了平均丢包率、平均转发距离的闭合表达式。首先,结合基于发送节点的中继选择协议和基于接收节点的中继选择协议的优点,根据消息传输的方向以及保证平均丢包率最小的原则来决定最佳(广播区域内的平均丢包率最低)的候选中继区域,进而根据均匀随机分配的方法对候选中继区域内的车辆节点分配等待转发时间;其次,在同时考虑无线信道质量、MAC机制和车辆移动性三个因素时,推导了任意一个候选节点成为中继节点的概率;然后,考虑候选中继节点的空间分布与数量、联合车辆距离概率密度函数和中继概率,推导了广播区域内所有车辆的平均丢包率、平均转发距离的闭合表达式;最后,仿真验证了本文提出的数学分析模型的正确性,分析和仿真结果表明:本文提出的基于V2V多跳广播的混合式中继选择协议在平均丢包率、平均转发距离上优于对比协议,本文提出的数学分析模型适用于求解两跳范围内候选中继数量、候选中继车辆的竞争窗口大小,或者在给定上述最佳参数时计算物理层相关参数。