Cross-layer designs PHY/MAC for receiver blocking problem in vehicular ad-hoc networks
Architectures cross-layer PHY/MAC pour réduire l'effet de blocage de réception dans les réseaux véhiculaires ad-hoc
Résumé
The MAC protocol IEEE 802.11p, dedicated to vehicular ad-hoc networks VANETs, prohibits simultaneous transmissions in the same detection area, in order to avoid interference between neighboring vehicles. This prohibition causes a temporary data reception blocking, which reduces the network throughput. To reduce this adverse impact, we propose in this thesis a cross-layer design PHY/MAC based on a transmit antennas selection algorithm jointly with a dedicated MAC protocol. This design allows receivers to select the best combination of transmit antennas to improve the throughput of each V2V link. The algorithm is presented with a multi-user detection method, which cancels neighbor’s interference and allows vehicles to transmit data simultaneously. The associated MAC protocol ensures the coordination between vehicles during the simultaneous transmission period. The simulation results show a significant network throughput improvement compared to the conventional case. However, this improvement is less important in dense VANETs. For this purpose, we propose to join a cross-layer design PHY/MAC based on a transmit power adaptation algorithm. This design allows transmitters to choice the adequate power level based on corresponding receivers density. The simulation results show that this solution allows more vehicles to communicate simultaneously and thus improves the network throughput, in particular in dense VANETs.
Le protocole MAC du standard IEEE 802.11p dédié aux réseaux véhiculaires interdit les transmissions simultanées dans une même zone de détection afin d’éviter d’éventuelles interférences entre les véhicules voisins. Cette interdiction entraîne un blocage temporaire de réception de données, ce qui diminue le débit global du réseau. Pour résoudre ce problème, nous proposons dans cette thèse une architecture cross-layer PHY/MAC basée sur un algorithme de sélection d’antennes émettrices et un protocole MAC dédié afin de réduire le blocage. Ce cross-layer permet au récepteur de choisir la meilleure combinaison d’antennes émettrices pour améliorer le débit utile normalisé de chaque lien V2V. L’algorithme est présenté avec une méthode de détection multi-utilisateurs. Cette méthode annule les interférences entre voisins et permet à plusieurs véhicules d’émettre des données simultanément. Le protocole MAC associé assure la coordination entre les véhicules durant les communications. Les résultats de simulation montrent une amélioration du débit utile normalisé du réseau en comparaison au standard actuel. Néanmoins, ces bonnes performances diminuent avec l’augmentation de la densité véhiculaire. Pour pallier à cette baisse, nous proposons de joindre à la première solution une nouvelle architecture crosslayer PHY/MAC. Cette architecture est basée sur un algorithme d’adaptation de la puissance émise en fonction de la densité de voisinage du récepteur. Elle est également accompagnée par un protocole MAC dédié. Les résultats de simulation montrent que cette solution permet à plus de véhicules de communiquer simultanément et ainsi améliore significativement le débit utile normalisé notamment dans les réseaux véhiculaires denses.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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