城市場景車載Ad Hoc網絡單播路由機制的研究.pdf

1、近年來，車載通信成為國內外研究的熱點。實現(xiàn)汽車間的無線通信可以給人們的生活帶來極大的便利。例如，在公路上行駛時，人們可以通過通信系統(tǒng)來了解路段的情況，根據是否發(fā)生事故或堵車來及時調整路線。同時交通系統(tǒng)也可以根據所收集到的車流量和路況信息，及時調整紅綠燈時間，使交通系統(tǒng)達到最高效率。從上述可以看出，引入車輛間無線通信技術可以極大地提高行車安全以及改善交通流量狀況。在車輛通信方面，移動自組網技術具有很多有利條件，例如在低延時、網絡健壯性以及

2、網絡拓撲結構等多個方面具有更大的優(yōu)勢。
　　 車載Ad Hoc網絡（VANET：Vehicular Ad Hoc Networks）是在配備無線網絡接口設備的汽車之間形成的一種特殊的無中心移動自組織網絡，是目前MANET（MANET：Mobile Ad Hoc Networks）最具前途的應用領域之一。由于車載AdHoc網絡中所有節(jié)點地位平等、自組織、無需事先布置網絡設施或中心控制節(jié)點，而且網絡節(jié)點高速移動會導致網絡拓撲動態(tài)變化

3、等，作為車載Ad Hoc網絡關鍵技術之一的路由算法在很大程度上決定了整個車載Ad Hoc網絡的性能。因此，如何設計出有效的路由算法從而保障信息及時、可靠地傳遞，一直是車載Ad Hoc網絡的研究熱點和難點。
　　 論文總結了作者在城市場景下車載Ad Hoc網絡中單播路由機制的主要研究工作，包括：提出了一種基于地理和交通信息的車載Ad hoc網絡路由算法；提出了一種基于競爭轉發(fā)的車載Ad hoc網絡路由算法；論文對基于競爭轉發(fā)的車載

4、Ad hoc網絡路由算法進行了分析，給出了保證抑制策略以一定概率執(zhí)行成功的條件下，節(jié)點定時器參數的下限值；提出了稀疏車載Ad hoc網絡中端到端時延計算公式，并提出了一種稀疏車載Ad hoc網絡中時延參數計算評估算法DEA（Delay Evaluation Algorithm）用于衡量路由算法的時延性能的優(yōu)劣；論文對一維車載Ad Hoc網絡若干連接特性進行了分析；基于若干連接特性的分析，論文提出了一種城市場景下車載Ad Hoc網絡中基于

5、粒子群算法的服務節(jié)點部署方案，其中服務節(jié)點可以是節(jié)點輔助路由中的輔助節(jié)點，也可以是提供Internet接入的網關。對于上述協(xié)議和算法，均進行了仿真驗證和性能分析。
　　 論文對研究過程中取得的主要創(chuàng)新工作進行了詳細闡述。這些創(chuàng)新工作簡要歸納如下：
　　 （一）基于地理和交通信息的路由算法。論文提出了一種基于地理和交通信息的車載Ad hoc網絡路由算法，該算法利用了實時的道路交通信息和車輛移動位置預測進行數據轉發(fā)，并采取暫

6、存轉發(fā)策略。該算法還能處理目的節(jié)點移動的情況。仿真結果表明該算法比類似算法具有更高的數據包遞交率和更低的時延。
　　 （二）基于競爭轉發(fā)的路由算法。論文提出了一種適用于城市場景的基于競爭轉發(fā)的車載Ad hoc網絡路由算法，摒棄了基于地理和交通信息的路由算法HELLO消息的使用，利用分布式的競爭策略根據鄰居節(jié)點所處的地理位置信息進行下一跳節(jié)點的選擇。數據轉發(fā)使用錨點路由，同時利用了道路交通信息和網絡拓撲結構信息進行錨點選擇。采取暫

7、存轉發(fā)策略處理網絡分割現(xiàn)象。仿真結果表明該算法比其他類似算法具有更高的數據包遞交率和較低的數據延遲。論文對城市場景下的基于競爭轉發(fā)的車載Ad Hoc網絡路由算法進行了分析，給出了保證抑制策略以一定概率執(zhí)行成功的條件下，節(jié)點定時器參數的下限值。仿真和分析結果的對比驗證了分析的有效性。
　　 （三）稀疏車載Ad Hoc網絡中時延評價算法。網絡分割的情況下，節(jié)點使用暫存轉發(fā)機制提高數據包的遞交率。論文提出了稀疏車載Ad hoc網絡中端

8、到端時延計算公式，并提出了一種稀疏車載Ad hoc網絡中時延參數計算評估算法DEA（Delay Evaluation Algorithm）用于衡量路由算法的時延性能優(yōu)劣。算法以端到端時延最小化為目標，以節(jié)點運動過程中形成的相鄰關系為輸入，計算得出源節(jié)點到目的節(jié)點的具有最小時延的路徑以及最小時延值。DEA同時能夠應用在運動規(guī)律確定的車載Ad Hoc網絡中進行路由決策。
　　 （四）一維車載Ad Hoc網絡若干連接特性分析。論文對節(jié)

9、點間距服從指數分布的車輛網絡中的連接特性進行了分析，給出了（1）車輛i和車輛j之間的連接概率，（2）長度為L的區(qū)間上網絡連接概率，（3）位于0點的車輛通過多跳通信覆蓋地理點L的概率。蒙特卡羅實驗驗證了論文分析的有效性。論文的結果可以用于車載Ad Hoc網絡中路由決策和節(jié)點部署。
　　 （五）基于連通性的車載Ad Hoc網絡中服務節(jié)點部署方案研究。車載Ad Hoc網絡中部署服務節(jié)點可以輔助路由或者提供Internet接入等服務。論