车联网环境下基于机会通信的路由协议研究

发布时间：2020-11-08 14:47

　　 车联网(Vehicular Ad-hoc Networks,VANETs)中的节点为快速移动的车辆,节点的移动性使得车联网网络拓扑变化频繁,车辆节点之间呈间歇性连接,导致节点之间的通信极其不稳定,传输性能急剧恶化。因此,根据车联网环境的特征设计一种高效的路由协议、提高数据包投递率并降低网络开销,向用户提供更完善的服务具有很重要的现实意义。本文对车联网环境下的路由协议进行了深入研究,主要研究工作如下:(1)分析了几种主要的路由协议,重点研究了基于机会网络的路由协议——Prophet的原理及其用于车联网环境所存在的缺陷。此外,对多个车辆移动模型进行仿真,并分析和比较了各自的优点和不足。最终根据实验结果得出,基于最短路径的地图移动模型(SPMB,ShortestPathMapBasedMovement)能够较好的模拟实际交通道路场景。(2)详细分析了Prophet协议在VANETs网络尤其是城市道路场景下的网络性能及应用缺陷,提出一种基于Prophet的改进路由协议——MD_Prophet协议(Multi-Dimension Probabilistic Routing Protocol based on the Communication of Opportunity)。首先,定义了有效时间稳定性、基于时间段的节点连接频率和预期相遇时延三个新概念,并定量分析了它们对数据转发的影响;其次根据有效时间稳定性和基于时间段的节点连接频率改进了投递概率预测算法;最后,为了选择较优的下一跳节点来进行数据传输,综合投递概率预测算法和预期相遇时延,构建了多维度转发模型,改进了数据转发策略。(3)在ONE仿真平台上实现了MD_Prophet协议,通过大量仿真实验对其网络性能进行了分析和比较。仿真结果表明:MD_Prophet协议相对于Prophet协议的数据包投递率提高、网络开销减小,总体性能有效改善。此外,通过改变车辆数目、车辆移动速度和车辆缓存大小分析了MD_Prophet协议的性能变化,实验结果证明MD_Prophet协议比较适用于车辆密度相对较大、移动速度相对较低的城市交通场景,在该场景中的性能表现优势较为明显。
【学位单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN915.04;U495
【部分图文】：

图 1.1 车联网结构图ETs 提供车车通信 V2V、车路通信 V2R、路路通信（RSU-to-RSU Commun混合通信模式，实现了针对不同用户的需求提供不同的应用服务信息[7]些独特的特征：1）多种通信模式共存。可以实现 V2V、V2I 及混合模式的传输和共享。2）车辆节点移动速度多变而且运动轨迹可预测。车辆节多变，随时都有可能加入或退出某一局域网络，车辆在高速公路、城市的行驶速度也大不相同。但是车辆节点受道路拓扑及交通规则的约束，测性。3）网络的拓扑与连通性快速变化。由于车辆节点的移动特性导通性随之快速变化。4）车辆周围的交通环境复杂多变。交通环境不仅受影响，还受到建筑物、障碍物、交通事故、天气等多方面综合因素的影庞杂而丰富，其中路由协议扮演了至关重要的角色，它是保证交通信息享的关键技术。虽然有相关研究者已经将 DSR 和 AODV 的路由机制和用于车联网中，但是将这两种协议直接应用到车联网环境还存在许多不

动和拓扑动态变化的特点，但与自组织网络中节点的移须受制于道路拓扑和交通法规，且行驶路线具有一定的固定的，小轿车由于驾驶员的社会属性（例如工作地点有一定的规律性）行驶轨迹也相对较为固定。通过挖掘导航系统，结合当前车辆的行驶路径、位置、速度、方驶路径进行预测，选择与目的车辆相遇概率更大、时延轨迹的典型路由协议有 GeOpps 协议及改进的 GeOpps d Data Forwarding）协议[36]、TSF（Trajectory Based Statistic（Shared-Trajectory-based Data Forwarding Scheme）协议[3出一种新的覆盖图来维护所有遇到的车辆及其最新收集的扩展覆盖区域，自适应地进行包转发决策。车辆行驶轨

但是轨迹信息涉及到出行者的个人隐私等敏感信息，因此在研究时还需考虑安全性和私密性问题。2.2.4 基于机会通信的路由协议在现实的交通场景中，节点快速运动，通信链路频频断裂、分割。在传统的网络中，节点之间相互通信、共享数据必须依赖端到端通信链路的连接，当由于各种原因使得通信链路不稳定甚至断裂时，都会导致网络连通中断，数据传输失败。因此必须设计一种能够适应链路频繁中断，改善数据传输效率的路由协议。机会网络[40]（Opportunistic Network）是一种不需要源节点和目标节点之间存在完整链路、利用节点移动带来的相遇机会实现通信的自组织网络。在机会网络中，当不存在任何一条端到端通信链路的情况时，节点之间也可以根据“存储-携带-转发”的思想完成数据的传输。机会转发机制如图 2.3 所示。
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 蒋凌云;冯莹;孙力娟;;移动模型对机会网络路由协议的影响研究[J];南京邮电大学学报(自然科学版);2015年05期

2 张峰;王小明;张珊珊;;机会网络中考虑缓存的ProPhet路由算法[J];计算机工程与设计;2015年05期

3 徐会彬;夏超;;VANETs路由综述[J];计算机应用研究;2013年01期

4 崔萌;李东;;城市场景下基于速度信息的VANET路由协议的改进[J];智能计算机与应用;2012年03期

5 张家同;王志强;曹绪龙;;国内外车联网的发展[J];数字通信世界;2012年02期

6 于海宁;张宏莉;;VANETs路由协议的研究进展[J];电子学报;2011年12期

7 谢孟昊;屈玉贵;赵保华;;DTN网络中PRoPHET路由协议的改进[J];小型微型计算机系统;2010年01期

8 冯金生;薛广涛;李明禄;;车载自组织网络中的被动地理路由算法[J];计算机工程;2009年17期

9 熊永平;孙利民;牛建伟;刘燕;;机会网络[J];软件学报;2009年01期

10 王建新;赵湘宁;刘辉宇;;一种基于两跳邻居信息的贪婪地理路由算法[J];电子学报;2008年10期

相关博士学位论文 前2条

1 揭志忠;高速公路环境VANET的高效路由算法研究[D];武汉大学;2013年

2 丁郁;基于机会通信的车载网络路由关键技术研究[D];北京邮电大学;2013年

相关硕士学位论文 前3条

1 张亮;基于连通时间的VANET路由机制的研究[D];吉林大学;2015年

2 王宁;延迟容忍网络中路由算法的研究[D];电子科技大学;2015年

3 刘晓明;车载自组织网络AODV路由协议的研究与改进[D];北京交通大学;2013年

本文编号：2874928