車聯(lián)網(wǎng)(Vehicular Ad-hoc Networks,VANETs)中的節(jié)點為快速移動的車輛,節(jié)點的移動性使得車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓l繁,車輛節(jié)點之間呈間歇性連接,導(dǎo)致節(jié)點之間的通信極其不穩(wěn)定,傳輸性能急劇惡化。因此,根據(jù)車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的特征設(shè)計一種高效的路由協(xié)議、提高數(shù)據(jù)包投遞率并降低網(wǎng)絡(luò)開銷,向用戶提供更完善的服務(wù)具有很重要的現(xiàn)實意義。本文對車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的路由協(xié)議進(jìn)行了深入研究,主要研究工作如下:(1)分析了幾種主要的路由協(xié)議,重點研究了基于機會網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議——Prophet的原理及其用于車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境所存在的缺陷。此外,對多個車輛移動模型進(jìn)行仿真,并分析和比較了各自的優(yōu)點和不足。最終根據(jù)實驗結(jié)果得出,基于最短路徑的地圖移動模型(SPMB,ShortestPathMapBasedMovement)能夠較好的模擬實際交通道路場景。(2)詳細(xì)分析了Prophet協(xié)議在VANETs網(wǎng)絡(luò)尤其是城市道路場景下的網(wǎng)絡(luò)性能及應(yīng)用缺陷,提出一種基于Prophet的改進(jìn)路由協(xié)議——MD_Prophet協(xié)議(Multi-Dimension Probabilistic Routing Protocol based on the Communication of Opportunity)。首先,定義了有效時間穩(wěn)定性、基于時間段的節(jié)點連接頻率和預(yù)期相遇時延三個新概念,并定量分析了它們對數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的影響;其次根據(jù)有效時間穩(wěn)定性和基于時間段的節(jié)點連接頻率改進(jìn)了投遞概率預(yù)測算法;最后,為了選擇較優(yōu)的下一跳節(jié)點來進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,綜合投遞概率預(yù)測算法和預(yù)期相遇時延,構(gòu)建了多維度轉(zhuǎn)發(fā)模型,改進(jìn)了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)策略。(3)在ONE仿真平臺上實現(xiàn)了MD_Prophet協(xié)議,通過大量仿真實驗對其網(wǎng)絡(luò)性能進(jìn)行了分析和比較。仿真結(jié)果表明:MD_Prophet協(xié)議相對于Prophet協(xié)議的數(shù)據(jù)包投遞率提高、網(wǎng)絡(luò)開銷減小,總體性能有效改善。此外,通過改變車輛數(shù)目、車輛移動速度和車輛緩存大小分析了MD_Prophet協(xié)議的性能變化,實驗結(jié)果證明MD_Prophet協(xié)議比較適用于車輛密度相對較大、移動速度相對較低的城市交通場景,在該場景中的性能表現(xiàn)優(yōu)勢較為明顯。
【學(xué)位單位】：長安大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN915.04;U495
【部分圖文】：

圖 1.1 車聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖ETs 提供車車通信 V2V、車路通信 V2R、路路通信（RSU-to-RSU Commun混合通信模式，實現(xiàn)了針對不同用戶的需求提供不同的應(yīng)用服務(wù)信息[7]些獨特的特征：1）多種通信模式共存�？梢詫崿F(xiàn) V2V、V2I 及混合模式的傳輸和共享。2）車輛節(jié)點移動速度多變而且運動軌跡可預(yù)測。車輛節(jié)多變，隨時都有可能加入或退出某一局域網(wǎng)絡(luò)，車輛在高速公路、城市的行駛速度也大不相同。但是車輛節(jié)點受道路拓?fù)浼敖煌ㄒ?guī)則的約束，測性。3）網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)渑c連通性快速變化。由于車輛節(jié)點的移動特性導(dǎo)通性隨之快速變化。4）車輛周圍的交通環(huán)境復(fù)雜多變。交通環(huán)境不僅受影響，還受到建筑物、障礙物、交通事故、天氣等多方面綜合因素的影龐雜而豐富，其中路由協(xié)議扮演了至關(guān)重要的角色，它是保證交通信息享的關(guān)鍵技術(shù)。雖然有相關(guān)研究者已經(jīng)將 DSR 和 AODV 的路由機制和用于車聯(lián)網(wǎng)中，但是將這兩種協(xié)議直接應(yīng)用到車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境還存在許多不

動和拓?fù)鋭討B(tài)變化的特點，但與自組織網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的移須受制于道路拓?fù)浜徒煌ǚㄒ?guī)，且行駛路線具有一定的固定的，小轎車由于駕駛員的社會屬性（例如工作地點有一定的規(guī)律性）行駛軌跡也相對較為固定。通過挖掘?qū)Ш较到y(tǒng)，結(jié)合當(dāng)前車輛的行駛路徑、位置、速度、方駛路徑進(jìn)行預(yù)測，選擇與目的車輛相遇概率更大、時延軌跡的典型路由協(xié)議有 GeOpps 協(xié)議及改進(jìn)的 GeOpps d Data Forwarding）協(xié)議[36]、TSF（Trajectory Based Statistic（Shared-Trajectory-based Data Forwarding Scheme）協(xié)議[3出一種新的覆蓋圖來維護(hù)所有遇到的車輛及其最新收集的擴展覆蓋區(qū)域，自適應(yīng)地進(jìn)行包轉(zhuǎn)發(fā)決策。車輛行駛軌

但是軌跡信息涉及到出行者的個人隱私等敏感信息，因此在研究時還需考慮安全性和私密性問題。2.2.4 基于機會通信的路由協(xié)議在現(xiàn)實的交通場景中，節(jié)點快速運動，通信鏈路頻頻斷裂、分割。在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點之間相互通信、共享數(shù)據(jù)必須依賴端到端通信鏈路的連接，當(dāng)由于各種原因使得通信鏈路不穩(wěn)定甚至斷裂時，都會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)連通中斷，數(shù)據(jù)傳輸失敗。因此必須設(shè)計一種能夠適應(yīng)鏈路頻繁中斷，改善數(shù)據(jù)傳輸效率的路由協(xié)議。機會網(wǎng)絡(luò)[40]（Opportunistic Network）是一種不需要源節(jié)點和目標(biāo)節(jié)點之間存在完整鏈路、利用節(jié)點移動帶來的相遇機會實現(xiàn)通信的自組織網(wǎng)絡(luò)。在機會網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)不存在任何一條端到端通信鏈路的情況時，節(jié)點之間也可以根據(jù)“存儲-攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)”的思想完成數(shù)據(jù)的傳輸。機會轉(zhuǎn)發(fā)機制如圖 2.3 所示。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2874928