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车联网系统旨在通过车车之间(V2V)、车路之间(V2I)的信息交互，有效地降低道路事故率，提高交通效率，并为用户提供高质量的流媒体服务。在行车安全方面，基于短距离通信协议(DSRC)的车联网V2V信息传输方案，传递可靠性低;基于长期演进协议(LTE)的车联网V2V信息传输方案需要基站进行数据转发或者辅助控制，信息传输时延大，都难以满足用户道路安全需求。在车载多媒体服务方面，目前，基于热点内容推送的LTE广播传输与LTE单播传输模式融合形成的多媒体服务网络，在为车载用户提供大容量流媒体服务时，未能充分利用车车之间协作通信(D2D)，存在用户请求阻塞率高、服务等待时延长等问题，严重影响用户体验。因此亟需研究适应于车联网安全需求和流媒体业务需求的低时延高可靠性机制，保障用户行车安全，并为用户提供高质量的车载流媒体服务。融合LTE广播，LTE单播，DSRC，D2D通信等多个网络和技术形成的异构车联网能够同时满足用户对于道路安全和流媒体服务的需求。因此，本文重点对异构车联网系统中的低时延高可靠性关键技术展开研究，主要包括以下三个方面: 1.车车通信对于高速路追尾事故率的影响建模与分析 首先从理论上验证低时延高可靠的无线通信技术在提升车联网交通安全方面的有效性。传统车联网研究中通信系统与交通系统相互割裂，通信系统性能指标难以直接反映于交通系统。以恶性事故多发的高速路场景为例，本文研究车车通信对于高速路追尾事故率的影响。首先，通过对高速路场景中存在车联网通信时的用户行为建模和对不同通信状态下追尾事故率的分析，首次建立了交通系统与车联网通信系统之间的联系，得到了在典型通信场景下的高速路追尾事故率。其次，分析了在车联网通信降低追尾事故率主要在于两个方面。其一，车联网通信大幅缩短驾驶员反应时间。其二，车联网通信使得驾驶员获取视距之外的信息从而可以提前采取预处置措施。分析和仿真结果表明，在典型的通信参数下，车联网系统中的车车通信能够避免大约70％的追尾事故。 2.异构车联网中基于LTE广播的多次随机重传机制研究 在理论验证的基础上，面向异构车联网安全类消息的低时延高可靠性传输，提出基于LTE广播的多次随机重传机制。由于基于DSRC协议的车联网V2V信息传输方案缺乏ACK信令反馈，只能进行单次信息发送。同时，由于有限时间窗选择，信息传输碰撞概率高，难以有效保障车车之间信息的可靠传输。同时，基于LTE协议的车联网V2V信息传输方案通过资源的排它性分配，能够很好的避免信息传输冲突，但是该方案需要车辆与基站进行大量信息交互，系统开销大，难以有效的适应高动态车联网环境。本文将DSRC协议中的随机资源选择思想与LTE协议集中控制思想融合，以时分多址(TDMA)系统为例，提出了一种基于LTE广播的多次随机重传机制。利用LTE系统广播发送车车之间信息传输的最优速率和用户随机重传次数，信令开销小;车辆终端随机选择多个时隙并在这些时隙内进行信息发送，通过多次重传有效的保障车车之间信息传递的高可靠性。此外，基于随机几何理论，本文得到了在不同车辆密度下，最优的车车信息传输速率和重传次数。仿真结果表明，与基于LTE协议的车联网V2V信息传输方案相比较，信息传输可靠性提高了1-2个数量级，能很好的适应车联网环境。 3.异构车联网中基于热点内容存储的车间协作机制研究 最后，面向异构车联网的大容量流媒体传输，提出基于热点内容存储的车间协作机制。已有的融合LTE广播和单播传输模式形成的异构车联网多媒体服务系统，在为车载用户提供大容量流媒体服务时，未能充分利用车辆终端存储容量大，信息发送功率不易受限等特点，造成多媒体服务时用户请求阻塞率高，平均下载时间长的问题。本文提出了一种基于热点内容存储的异构车联网车间协作机制，当用户请求的热点流媒体信息不在本地时，优先通过车车协作通信来保障。当车车协作通信无法满足时再通过单播传输来满足用户请求，从而大幅降低流媒体信息服务时用户请求阻塞率和平均下载时延。其次，本文研究了LTE广播服务分流用户请求比例与车载终端容量之间的关系;分析了车辆分布密度、业务请求密度对用户请求阻塞率和平均下载时间的影响。分析和仿真结果表明，本文提出的基于热点内容存储的车间协作机制使得用户请求阻塞率和平均下载时间下降约20％，有效的提升了用户体验，满足了车载用户对大容量流媒体业务的需求。