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车辆通信网络是现代智能交通系统的重要基础设施,其核心功能包括V2V(Vehicle to Vehicular)、V2I(Vehicular to Infrastructure)等通信应用。最早的车联网技术标准是国际电子电器工程师学会(IEEE)提出的IEEE 802.11p,并进一步发展出的车载自组网(Vehicular Ad hoc Network,VANET)技术。目前,基于IEEE 801.11p标准的车联网尚未进行大规模的网络部署,加之投资巨大,其应用前景存在一定的不确定性。鉴于3GPP组织提出的LTE技术目前已经取得了广泛应用,已经成为世界范围内的主流技术,具有覆盖范围广、通信速率高、传输时延小等优点,有条件实现车联网所需的数据传输业务,基于LTE车联网的技术得到了广泛重视。由于LTE技术标准一开始并没有考虑车辆通信的技术要求,基于LTE的车联网技术还存在一些技术难点,如车辆高速移动性支持、业务优先级的保证、任务关键型业务的可靠传输等。本文针对车联网任务关键型数据可靠传输的要求,提出了一种基于LTE技术的车辆安全数据传输方案,重点是结合业务QoS和业务优先级的要求,对下行无线资源管理进行了研究,同时研究了基于LTE车联网的系统架构,包括接入层、网络层和应用层。论文针对车联网中的两种典型的通信场景开展了研究,即:高速公路通信场景和城市道路通信场景。在高速公路通信场景中,主要考虑车辆高速移动产生的多普勒频移和快速的信道变化对数据传输可靠性和时延的影响。在城市道路通信场景中,主要考虑高密度车联网业务的可靠接入问题。针对以上两种典型的车辆通信场景,本文提出了两种改进的下行无线资源分配算法,以满足关键型数据传输的QoS和业务优先级的要求。(1)针对高速公路通信场景,主要是针对该场景车联网任务关键型业务严格的QoS要求,提出了一种基于传输速率的指数比例公平算法(Exponent Proportional Fair based on Transmission Rate for Vehicle to Infrastructure,EXP/PF-TR-V2I),通过引入传输速率优化参数,保证车辆安全应用等实时类业务对传输速率的QoS要求。(2)针对城市道路通信场景,主要是针对该场景通信资源比较紧张的情况,提出了一种基于差异化函数的指数比例公平算法(Exponent Proportional Fair based on Differentiation Function for Vehicle to Infrastructure,EXP/PF-DF-V2I),通过定义差异化函数实现对不同优先级的业务的分级传输,以保证车联网任务关键型数据的可靠传输。本文基于LTE-sim系统级仿真平台对以上资源分配算法进行了仿真。仿真结果表明,传统的指数比例公平算法适用于上述典型场景下的LTE车联网无线资源分配,EXP/PF-TR-V2I算法能够保证高速移动环境下用户的可靠接入;EXP/PF-DF-V2I算法在业务密集的城市道路环境下可以在保证系统吞吐量和用户公平的条件下,满足任务关键型数据的可靠传输要求。