GeoTAR:基于電子地圖和路況感知的VANET路由協(xié)議
發(fā)布時間：2021-03-03 05:01
由于對車載通信的高需求,車載自組織網(wǎng)絡（Vehicle Ad hoc Networks,VANET）已經(jīng)成為智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transport System,ITS）中一項前景廣闊的技術。VANET通過提供V2V（Vehicle to Vehicle Communications）和V2I（Vehicle to Infrastructure Communications）來滿足車載網(wǎng)絡的通信需求。然而VANET具有其獨特的網(wǎng)絡特點——節(jié)點的高速移動造成網(wǎng)絡拓撲頻繁變化以及不可靠的信道質(zhì)量,這些網(wǎng)絡特點帶來了許多具有挑戰(zhàn)性的路由設計問題,例如路況感知,信道質(zhì)量保證,基礎設施利用等。在本文中,我們提出了GeoTAR,一種基于電子地圖和路況感知的路由協(xié)議。GeoTAR的主要貢獻如下:（1）在GeoTAR中,我們引入電子地圖來輔助路由決策。與之前的研究工作不同的是,我們通過引入Geohash編碼方法將地圖網(wǎng)格化,設置了多個精度級別來進行路況信息的收集和數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。在GeoTAR中,節(jié)點的位置信息不再通過二維的經(jīng)緯度表示,而改用一維的Geohash編碼表示,不僅降低bea...
【文章來源】：清華大學北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
VANET路由協(xié)議分類表獲取路由，而不用像反應式路由那樣去等待路由建立
第2章相關工作圖2.3建筑物對無線傳輸?shù)母蓴_受限轉(zhuǎn)發(fā)仍然有改進空間。有一些研究旨在解決這些無線電傳輸障礙問題。Boban[41]通過分析現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)來量化道路上的車輛對無線電傳輸?shù)挠绊�。遺憾的是，NS-3[42]將車輛抽象成二維的物體，并不曾模擬其對信號傳播的影響，也就沒有相應的針對車輛而建立的信道模型。由于建筑物導致的NLOS在城市環(huán)境下普遍存在，Wu提出了一種基于電子地圖的MAC層中繼算法[43]。當數(shù)據(jù)包從一條路段轉(zhuǎn)發(fā)到另一條路段上時，MAC層在在兩條路段的交叉路口選擇一個中繼節(jié)點進行轉(zhuǎn)發(fā)，這樣可以緩解路口處由于低PDR而導致的單向鏈路的問題。在MAC層實現(xiàn)這個中繼算法有其獨特的好處，可以為當前使用的沒有妥善考慮路口處單向鏈路問題的路由協(xié)議提供一個統(tǒng)一的解決方案，但是中繼算法設計中仍然有一些不足之處：它根據(jù)建筑物的位置和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的兩個節(jié)點位置來計算直接轉(zhuǎn)發(fā)時無線信號在建筑物中穿透的距離來判斷是否選擇中繼轉(zhuǎn)發(fā)，如果這個距離大于一個預先設定的閾值，則在路口處選擇一個停留時間最長的中繼節(jié)點進行轉(zhuǎn)發(fā)，否則就直接轉(zhuǎn)發(fā)而不用中繼算法。這一做法不僅需要進行距離計算，而且通過閾值來控制轉(zhuǎn)發(fā)也缺乏一定的靈活性，閾值設置的太小沒有意義，設置的較大中繼算法的優(yōu)勢不能體現(xiàn)。如何通過選擇下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點來保證單跳鏈路的通信質(zhì)量是我們關注的問題。GeoSVR的受限轉(zhuǎn)發(fā)策略我們可以借鑒用來作為路口之間的轉(zhuǎn)發(fā)方式，但是不同于GeoSVR，GeoTAR中的位置是用Geohash編碼表示而不是經(jīng)緯度坐標，因此這里的距離需要根據(jù)Geohash網(wǎng)格來計算。當數(shù)據(jù)包從一個路段轉(zhuǎn)發(fā)到另一個路段的時候，如圖2.3，可以借鑒MAC層中繼算法[43]在路口處選擇節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的思路，并對閾值約束進行改進，同時路口處轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的選擇方法也?
在 GeoTAR 中，我們假設每個車輛和 RSU 都裝配了一個定位模塊以獲得自己的位置信息。為了在計算路由路徑的時候獲得目的節(jié)點的位置信息，我們假設每輛車和 RSU 都運行一個反應式的定位服務（Reactive Location Service，RLS）。在通信信道方面，我們假設每個車輛都配備無線信道，而每個 RSU 既配備無線信道同時也配備有線信道，無線信道用于車輛和車輛之間以及車輛同 RSU 之間通信，而有線信道則用于 RSU 和 RSU 之間的通信。由于有線信道的質(zhì)量要遠遠好于無線信道，因此我們將有線信道的分布在電子地圖預處理時反映在電子地圖中，當需要計算路由路徑的時候就可以優(yōu)先考慮這些有線信道資源，將車聯(lián)網(wǎng)變成集成自組網(wǎng)和傳統(tǒng)網(wǎng)絡的混合式通信網(wǎng)絡。
本文編號：3060658
【文章來源】：清華大學北京市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：67 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
VANET路由協(xié)議分類表獲取路由，而不用像反應式路由那樣去等待路由建立
第2章相關工作圖2.3建筑物對無線傳輸?shù)母蓴_受限轉(zhuǎn)發(fā)仍然有改進空間。有一些研究旨在解決這些無線電傳輸障礙問題。Boban[41]通過分析現(xiàn)實世界的數(shù)據(jù)來量化道路上的車輛對無線電傳輸?shù)挠绊�。遺憾的是，NS-3[42]將車輛抽象成二維的物體，并不曾模擬其對信號傳播的影響，也就沒有相應的針對車輛而建立的信道模型。由于建筑物導致的NLOS在城市環(huán)境下普遍存在，Wu提出了一種基于電子地圖的MAC層中繼算法[43]。當數(shù)據(jù)包從一條路段轉(zhuǎn)發(fā)到另一條路段上時，MAC層在在兩條路段的交叉路口選擇一個中繼節(jié)點進行轉(zhuǎn)發(fā)，這樣可以緩解路口處由于低PDR而導致的單向鏈路的問題。在MAC層實現(xiàn)這個中繼算法有其獨特的好處，可以為當前使用的沒有妥善考慮路口處單向鏈路問題的路由協(xié)議提供一個統(tǒng)一的解決方案，但是中繼算法設計中仍然有一些不足之處：它根據(jù)建筑物的位置和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的兩個節(jié)點位置來計算直接轉(zhuǎn)發(fā)時無線信號在建筑物中穿透的距離來判斷是否選擇中繼轉(zhuǎn)發(fā)，如果這個距離大于一個預先設定的閾值，則在路口處選擇一個停留時間最長的中繼節(jié)點進行轉(zhuǎn)發(fā)，否則就直接轉(zhuǎn)發(fā)而不用中繼算法。這一做法不僅需要進行距離計算，而且通過閾值來控制轉(zhuǎn)發(fā)也缺乏一定的靈活性，閾值設置的太小沒有意義，設置的較大中繼算法的優(yōu)勢不能體現(xiàn)。如何通過選擇下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點來保證單跳鏈路的通信質(zhì)量是我們關注的問題。GeoSVR的受限轉(zhuǎn)發(fā)策略我們可以借鑒用來作為路口之間的轉(zhuǎn)發(fā)方式，但是不同于GeoSVR，GeoTAR中的位置是用Geohash編碼表示而不是經(jīng)緯度坐標，因此這里的距離需要根據(jù)Geohash網(wǎng)格來計算。當數(shù)據(jù)包從一個路段轉(zhuǎn)發(fā)到另一個路段的時候，如圖2.3，可以借鑒MAC層中繼算法[43]在路口處選擇節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)的思路，并對閾值約束進行改進，同時路口處轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點的選擇方法也?
在 GeoTAR 中，我們假設每個車輛和 RSU 都裝配了一個定位模塊以獲得自己的位置信息。為了在計算路由路徑的時候獲得目的節(jié)點的位置信息，我們假設每輛車和 RSU 都運行一個反應式的定位服務（Reactive Location Service，RLS）。在通信信道方面，我們假設每個車輛都配備無線信道，而每個 RSU 既配備無線信道同時也配備有線信道，無線信道用于車輛和車輛之間以及車輛同 RSU 之間通信，而有線信道則用于 RSU 和 RSU 之間的通信。由于有線信道的質(zhì)量要遠遠好于無線信道，因此我們將有線信道的分布在電子地圖預處理時反映在電子地圖中，當需要計算路由路徑的時候就可以優(yōu)先考慮這些有線信道資源，將車聯(lián)網(wǎng)變成集成自組網(wǎng)和傳統(tǒng)網(wǎng)絡的混合式通信網(wǎng)絡。
本文編號：3060658
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