車聯(lián)網(wǎng)分簇混合路由機(jī)制研究.pdf

1、近年來，城市交通堵塞問題和交通安全問題日趨嚴(yán)重，提高交通的舒適性和安全性已經(jīng)迫在眉睫。車聯(lián)網(wǎng)是一種在車載自組織網(wǎng)絡(luò)(Vehicular Ad HocNetworks，VANET)等通信網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，利用裝載在車輛上的電子設(shè)備獲取道路交通相關(guān)信息，構(gòu)建人與車之間、車與車之間、車與路邊固定基礎(chǔ)設(shè)施之間以及車與建筑物之間，共享狀況信息和實(shí)時(shí)路況信息的智能信息服務(wù)系統(tǒng)。
　　 為了滿足智能交通應(yīng)用領(lǐng)域的需求，有效地解決道路擁堵、交通事故

2、等一系列難題，作為車聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)之一的動(dòng)態(tài)路由技術(shù)成為國內(nèi)外研究學(xué)者的關(guān)注重點(diǎn)。而車輛節(jié)點(diǎn)的高速移動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化頻繁，節(jié)點(diǎn)分布不均勻，運(yùn)動(dòng)軌跡受限等車聯(lián)網(wǎng)的特性，為設(shè)計(jì)高效、可靠、實(shí)時(shí)的路由協(xié)議帶來新挑戰(zhàn)。本文深入研究和分析了車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下路由協(xié)議需要滿足的新設(shè)計(jì)需求，在區(qū)域路由協(xié)議(Zone Routing Protocol，ZRP)的基礎(chǔ)上，提出一種基于交通流量的ZRP路由協(xié)議(Traffic Flow Based ZRP，TF

3、BZRP)，主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　 第一、針對(duì)AODV、DSDV及ZRP三種典型路由協(xié)議在車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的性能進(jìn)行深入地分析和研究。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，ZRP協(xié)議的性能在車輛節(jié)點(diǎn)采用不同行駛速度和區(qū)域半徑的城市場(chǎng)景中表現(xiàn)出巨大的差異，行駛速度、區(qū)域半徑和移動(dòng)模型存在局限性，無法滿足車聯(lián)網(wǎng)路由協(xié)議提高分組投遞率、減少路由控制開銷和降低時(shí)延的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
　　 第二、針對(duì)車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下ZRP協(xié)議在行駛速度和區(qū)域半徑的局限性，提

4、出了基于交通流量的區(qū)域半徑自適應(yīng)算法。通過觀測(cè)交通流量的變化，周期性地調(diào)整中心節(jié)點(diǎn)的區(qū)域半徑，并定義IERP和IARP的路由控制開銷比值趨近于1時(shí)（“Traffic Adaptive Estimation”方案）的路由區(qū)域半徑為最優(yōu)值ρopt。
　　 第三、針對(duì)ZRP中的NDM協(xié)議采用統(tǒng)一的周期，使得鄰居節(jié)點(diǎn)狀態(tài)更新不及時(shí)的問題，提出了基于交通流量的NDM協(xié)議(Traffic Flow Based NeighborDiscove

5、ry/Maintenance Protocol，TFBNDM)，即每兩次發(fā)起的HELLO信標(biāo)時(shí)間間隔τ是交通流量Q的非周期函數(shù)。當(dāng)Q增大時(shí)，需要加快HELLO信標(biāo)更新頻率，使τ變短;反之，需要降低更新頻率，使τ變長。
　　 第四、針對(duì)冗余的路由信息增大ZRP協(xié)議路由控制開銷的問題，提出了最大區(qū)域半徑的簇生成算法(Biggest Zone Radius Cluster Algorithm，BZRCA)，建立了適用于混合網(wǎng)絡(luò)的分層結(jié)

6、構(gòu)。選取區(qū)域半徑最大的節(jié)點(diǎn)作為一級(jí)中心節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)作為成員節(jié)點(diǎn)加入該簇;區(qū)域半徑相同時(shí)，采用最小ID分簇算法(Lowest IDCluster Algorithm，LIDCA)，并標(biāo)記這個(gè)相同半徑值的節(jié)點(diǎn)為二級(jí)中心節(jié)點(diǎn)。
　　 第五、完成了ZRP協(xié)議和TFBZRP協(xié)議在VanetMobiSim和NS2的聯(lián)合仿真平臺(tái)上的模塊開發(fā)和性能仿真。仿真結(jié)果顯示，TFBZRP路由協(xié)議最高提升了約28％的分組投遞率，最高減少了約80％的路由