随着无线通信技术和汽车工业的发展,智能交通系统应运而生。作为智能交通系统的关键技术之一,车辆自组织网(Vehicular Ad Hoc Network, VANET)越来越受到研究人员的重视。在面向交通安全方面的应用中,VANET主要利用广播的方式传输车辆周期性安全消息和事件触发类消息,保证消息传输的实时性和可靠性。然而,VANET环境中车辆运动速度快、网络拓扑变化频繁、信道质量不稳定等特点,给安全类信息的传输提出了新的挑战,如何设计能够提供可靠广播服务的媒体接入控制协议成为VANET领域的研究重点。为了提高车辆安全信息广播的可靠性和稳定性,本文利用时分多址技术与载波监听多路访问技术,设计了包含路侧设备的车辆安全信息广播机制,并采用跨层协议设计思想对媒体接入控制层与物理层进行联合优化设计。本文的主要研究内容和贡献包括：(1)深入分析并研究了VANET车辆安全信息广播中媒体接入控制协议、物理层参数优化及跨层协议设计的研究现状,探索了有待进一步研究的问题,建立了VANET中车辆安全信息广播的网络通信模型。(2)针对安全类信息的传输,本文基于时分多址技术与载波监听多路访问技术两种机制提出了面向车辆安全信息广播的跨层自适应MAC(Cross-layered Adaptive Medium Access Control Layer,CA-MAC)协议设计方案。该协议采用集中式与分布式融合机制,利用路侧设备作为集中控制器,负责其覆盖范围内所有已接入网络的车辆的时隙调度与分配,并可以根据车辆密度的大小进行协议帧长的自适应调整；路侧设备覆盖范围内的各车辆节点采用时分多址技术周期性地广播车辆安全类消息,并进行分布式物理层参数协同优化计算,同时采用载波监听多路访问技术进行紧急预警消息的传输和新车入网的申请。(3)在时分多址技术框架下,本文基于协同差分进化策略提出了CA-MAC传输控制参数多目标分布式协同优化算法。该算法中车辆节点以自身物理层传输速率和功率作为联合决策变量,以网络延迟、丢包率、有效吞吐量为优化目标,根据物理层得到的信号与干扰噪声比统计值自适应调整各优化目标的权值,并利用车辆周期性安全消息传递车辆自身计算结果及获取其他车辆优化结果,以实现传输控制参数的分布式协同优化过程。(4)本文以高速公路为应用场景,利用交通仿真软件SUMO、网络通信仿真软件NS2构建了VANET车辆安全信息广播网络场景,讨论并确定了CA-MAC协同优化算法中的主要参数,同时对本文所设计的协议在高速公路场景中的网络性能进行了对比验证与分析。