传统交通系统面临的交通事故、能源浪费和环境污染等问题已经成为现代城市发展亟待解决的重要问题,交通智能化和网联化已经成为现代交通发展的趋势。车联网作为智能交通系统的关键技术之一,自产生以来就受到了各国政府、企业和学术界广泛的关注。车载自组织网络(Vehicular Ad-hoc Networks,VANET)是车联网中由车辆和道路基础设施等交通实体组成的无线网络。基于VANET,车与车、车与路、车与人之间能够直接进行数据通信。车辆使用VANET能够实现低延迟的数据传输,且VANET具有网络建设成本较低的优势。VANET是一种自组织的无线自组织网络,网络中的节点既是产生数据的源节点,也是转发数据的中转节点。VANET是移动自组织网络(Mobile Ad-hoc Networks,MANET)的一个重要分支,具有节点移动速度快、网络拓扑结构变化频繁、无线信道状态不稳定以及计算能力和能源供给充足等特点。这些独有的特点导致了传统MANET中使用的网络协议并不能直接应用到VANET中,需要为VANET设计专用的网络协议。为了提高VANET中数据报文传输的效率和可靠性,大量学者对VANET的协议进行了研究与设计。本文对VANET的研究背景和发展现状进行了概述。在传统的完全分布式环境下基于TDMA机制的MAC层协议基础上,本文进行了协议的优化和改进,主要包括:1)VANET中传统的基于TDMA的MAC协议中没有区分本车对不同距离邻居节点的运动状态数据精度的差异化需求,本车能够以相同的频率接收到通信范围内的邻居节点广播的基本安全报文。为了适应车辆对邻居节点运动状态数据精度的差异化需求,本文提出了一种通过区分认知区域来提高基本安全报文传输效率的协议PAMAC。协议给出了一种节点之间的协作机制,实现潜在时隙使用融合冲突的预先检测及消除;2)VANET中传统的基于TDMA的MAC协议中没有区分不同节点对信道资源的差异化需求。本文提出了一种支持时隙共享、适应应用需求的MAC协议ASTSMAC。节点之间通过相互协调与协作,在相互通信范围内的节点可以使用不同时间帧内的相同时隙进行基本安全报文的广播。ASTSMAC提出的时隙共享机制比传统TDMA协议中调整帧长度的方式运行机制更加灵活,支持节点使用不同的数据广播周期进行基本安全报文的广播。由于节点可以依据网络密度动态调整数据广播周期,ASTSMAC能够更好地适应网络中节点密度的变化。传统的基于TDMA的MAC层协议对良好信道状态具有依赖性,同时,节点对信道的访问机制不够灵活。为了更好地提高协议的效率和可靠性,本文还提出了一种基于广播信道繁忙信号和监听信道相结合的机制,节点之间通过此机制实现对信道资源的竞争和协调过程。我们使用新的竞争协调机制对MAC层协议进行了重新设计,针对周期类广播的基本安全报文广播和事件触发类的紧急事件报文传播两类应用设计了两种MAC层协议,主要包括:1)VANET中传统的基于TDMA的MAC协议对良好的信道条件具有较强的依赖性,网络性能随信道质量下降而变差。再者,在这些协议中,节点生成数据报文后必须等到获得的时隙到来时才能将报文广播出去,不能在需要访问信道时及时进行信道访问过程的协调,在网络中节点密度较低时不能实现低延迟的数据报文广播。同时,节点即使没有数据报文需要发送,仍要在获得的时隙到来时广播一帧打包了时隙使用状态的报文,存在信道资源浪费问题。本文提出了一种基于时隙竞争的MAC协议SCMAC。在SCMAC中,节点不需要占用固定的时隙,广播的数据报文中不需要打包时隙使用信息。节点仅在有数据需要发送时才参与时隙的竞争和信道的访问。SCMAC能够在不同密度的网络环境下和不同质量的无线信道状态下提供良好的网络传输性能;2)VANET中传统的基于TDMA的MAC协议一般考虑节点周期性广播基本安全报文的场景,对紧急事件报文的传播方法的研究较少。特别是考虑没有基本安全报文广播的场景,使用传统的TDMA机制完成紧急事件报文的传播较为困难。本文提出了一种紧急事件报文传播专用协议SPBCP。协议考虑节点不广播基本安全报文的情况,节点将不能掌握周围邻居节点的数量及位置。SPBCP能够在不同密度的网络环境下和不同质量的无线信道状态下都能够实现紧急事件报文的快速传播。提供了一种基于TDMA的紧急事件报文高效传播机制。