车联网中安全消息广播机制研究

发布时间：2020-09-17 18:05

　　安全紧急消息是车联网需要传输的最重要的信息,对于智能交通系统中关注的车辆安全、交通拥堵等有着很关键的作用。但是由于车联网中作为网络节点的车辆运动速度较快,使得网络拓扑结构变化频繁,节点之间的通信链路不稳定,因而导致安全消息不能及时可靠的进行转发、传递。基于这些问题和实际需求,本文提出一种基于位置预测的安全消息广播机制SMLP。SMLP广播算法主要是通过V2V通信来实现的,算法分为三个步骤进行,首先根据邻居节点的位置和方向预测其未来的位置信息,其次是选择最优中继节点,最后让此中继节点将安全消息广播出去。在选择最优中继节点阶段中,本算法克服GPSR路由协议每次都选择距离目的节点最近的邻居节点作为下一跳转发节点引起的链路不稳定等不足,进一步考虑了节点之间的连续连通时间和邻居节点的方向等因素,引入了节点连通时间、方向系数和距离系数,并将这些因素组合加权定义了一个稳定系数,SMLP选择稳定系数最大的邻居节点作为下一跳转发节点。为了验证算法的有效性和适用性,本文使用交通流仿真软件VanetMobiSim和网络性能仿真软件NS2进行了不同场景下的联合仿真,对比了 SMLP和GPSR路由协议的各种性能指标。仿真结果表明,相对于GPSR路由协议,SMLP降低了数据包传送过程中的丢包率和平均端到端时延,提高了网络的吞吐量,能够很好地适用于交通系统的安全消息的传输。
【学位单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：U495
【部分图文】：

模型图,联网通信,模型

图 1-3 车联网通信模型Fig.1-3 Communication model of IOV车联网的各个组成部分之间是如何配合工作的，这就涉及到车联网的基本通信模式，主要有以下三种：（1）车与车之间的通信(Vehicle to Vehicle, V2V)【13】，实质上是车辆上配置的 OBU 之间的通信。V2V 通信采用 DSRC 通信技术和无线传输技术，结合车载导航系统实时获得汽车的位置、速度、方向等信息，将这些信息进行融合处理，实现车辆之间的信息传输与实时共享。此种通信模式是车联网中的主要通信方式，为车联网的发展起到了很大的推动作用。（2）车与路边单元之间的通信(Vehicle to Roadside, V2R)【14】，即 OBU 和 RSU 之间的通信。一方面 RSU 作为路边固定设施，由于其位置固定，因此可以准确的为车辆提供附近交通状况的信息，并且与移动节点之间建立的链路更稳定。但是另一方面，由于 RSU的部署耗费人力物力，价格昂贵，并且大部分地区还不具备此客观条件，因此使用范围还不是很广泛，但是在仿真中可以将其作为一个考虑因素。（3）V2V 和 V2R 的混合通信，从以上两种通信模式可以看出，不考虑成本的前提

目的节点,源节点,节点,时间戳

每个节点都保存一张邻居节点列表，列表的每一 ID 号、坐标和时间戳等信息。当一个节点需要向目的节点发送S，目的节点为 D，如图 2-1 所示，贪婪转发过程如下： D 是否在 S 的无线传输范围内，如果不在，则进入第（2）步步；源节点距离目的节点的距离 dSD；源节点的所有邻居节点距离目的节点的距离，并选取一个最小 dFD小于 dSD，说明在源节点的邻居节点中有距离目的节点更近选取 F1 作为下一跳转发节点；1 看作是新一轮的源节点，重复以上四步；据包直接发送给目的节点 D。骤，就可以在图 2-1 中找到一条 S 到 D 路由，即 S-F1-F2-F3-F并不是对任何情况都适用。注意在步骤（4）中只分析了 dFD小大于 dSD时，即源节点的所有邻居节点都比源节点距离目的节入到死循环当中，具体情况如图 2-2 所示，称这种情况为为局

局部最优,情况,目的节点,理路

图 2-2 局部最优情况Fig.2-2 Local optimal situation邻居节点列表中找不到比自己距离目的节点更近，此时就需要周边转发模式来处理路由空洞现象 S 的无线覆盖范围内，只有两个邻居节点 F1 和距离，此时将进入周边转发模式。此种模式使是指目的节点始终在所选路线的右侧，并且下一得到的路由就为：S-F1-F2-F3-D。

【参考文献】