本文關(guān)鍵詞：VANETs路由算法研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：車載自組織網(wǎng)絡(luò)(Vehicular Ad Hoc Networks,VANETs)是近年來出現(xiàn)的一種以道路上的車輛作為移動節(jié)點,使用專用短距離通信(Dedicated Short Range Communication,DSRC)標準組成無線移動網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。通過車載自組織網(wǎng)絡(luò)可以實現(xiàn)車輛-車輛或者車輛-通信設(shè)施之間的通信,為駕乘人員和交管部門提供事故報警、路況預(yù)警等服務(wù)以提高行駛安全性,還可以提供道路擁堵等信息以提高交通效率、節(jié)約能源消耗。車載自組織網(wǎng)絡(luò)路由算法研究消息在車輛之間的多跳轉(zhuǎn)發(fā),是實現(xiàn)車載自組織網(wǎng)絡(luò)消息投遞的核心問題之一。與移動自組織網(wǎng)絡(luò)(Mobile Ad Hoc Networks,MANETs)相比,車載自組織網(wǎng)絡(luò)環(huán)境具有的車輛之間相對運動速度更快,鏈路拓撲結(jié)構(gòu)變化劇烈,網(wǎng)絡(luò)中的部分節(jié)點經(jīng)常處于中斷狀態(tài),通信易受高大建筑物阻擋,消息投遞時延更長且變化更大等特點,使得車載自組織網(wǎng)絡(luò)路由問題面臨更嚴峻的挑戰(zhàn)。目前,車載自組織網(wǎng)絡(luò)路由問題正在引起國內(nèi)外研究機構(gòu)和學者的廣泛關(guān)注,并提出了多種類型的路由算法。論文首先總結(jié)了車載自組織網(wǎng)絡(luò)路由問題的研究概況,將目前所提出的路由算法劃分為單播路由、廣播路由和地理多播路由三大類別,并對每一個類別進行了更細致的討論。針對每一類別的路由算法,分析了典型路由算法的特點和局限性。論文主要在單播路由方面展開研究工作,根據(jù)單播路由算法消息所產(chǎn)生副本數(shù)量的不同,通過分析多種場景下消息投遞過程的特點和現(xiàn)有路由算法存在的局限性,分別在單副本路由、感染路由、多副本路由等幾個方面取得了一些研究成果和創(chuàng)新。1.基于路口和車流量信息的單副本路由研究提出一種時延最優(yōu)單副本路由算法JTAR。通過建立消息在道路上進行轉(zhuǎn)發(fā)的時延模型,使用Dijkstra最小權(quán)重算法計算出從任一路口將消息投遞到目標節(jié)點的最小投遞時延和全局最優(yōu)路徑。在所提出的JTAR算法,提出并證明非最優(yōu)道路臨界長度的存在,并用于進行路由恢復,路口不再是改變消息投遞方向的唯一地點。改進了消息只能轉(zhuǎn)發(fā)到相鄰路口的模式,可以跨過路口直接進入最優(yōu)道路。分析并解決了路由循環(huán)問題。通過仿真實驗發(fā)現(xiàn),JTAR在消息投遞成功率和投遞時延這兩種主要性能指標均優(yōu)于所對比的算法。2.基于鄰居分區(qū)的單播感染路由研究提出一種區(qū)域貪婪感染路由算法GZER。在所提出的GZER算法,根據(jù)城市VANETs環(huán)境下消息沿道路轉(zhuǎn)發(fā)的方向性和限制性特點,提出根據(jù)不同的感染方向,將車輛的鄰居分別劃分為不同的區(qū)域,并使用RSV表示一個區(qū)域的所缺少的消息。根據(jù)RSV,在每一個區(qū)域只需要感染一個距離最遠的鄰居,便可最終覆蓋網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點。在GZER,設(shè)計了新的感染觸發(fā)機制以提高感染效率,改進SV更新方案以消除冗余感染。利用道路上車輛之間距離分布的指數(shù)分布規(guī)律,得出了消息在投遞過程中產(chǎn)生的副本數(shù)量與Epidemic路由的相對比例。仿真實驗結(jié)果表明,GZER在投遞成功率、投遞時延、副本數(shù)量、路由開銷、吞吐量等性能指標均優(yōu)于所對比的算法,尤其是在較高的節(jié)點密度和網(wǎng)絡(luò)負載場景下。3.多副本單播感染路由研究提出一種社會感知多副本路由算法SAMOR。多副本路由的消息投遞具有感染路由的優(yōu)點,同時又不會在網(wǎng)絡(luò)中產(chǎn)生過多的副本而引起嚴重的帶寬競爭和包沖突。在所提出的SAMOR算法,利用了城市環(huán)境車輛運動具有社會性這一研究結(jié)論,根據(jù)節(jié)點間的相遇時間間隔,將節(jié)點劃分為社區(qū)內(nèi)節(jié)點和全局節(jié)點,利用所設(shè)計的節(jié)點效用表達式,設(shè)計了擴散階段副本分配方案和轉(zhuǎn)發(fā)階段消息轉(zhuǎn)發(fā)方案。仿真結(jié)果表明,SAMOR在投遞成功率、投遞時延這兩個主要路由性能參數(shù)方面均大大優(yōu)于所對比的算法。4.感染路由性能研究通過分析一維線性稀疏VANETs環(huán)境下單播感染和浸透感染過程,分別建立了單播感染和浸透感染過程的馬爾科夫鏈,并依據(jù)所建立的馬爾科夫鏈,分別得到單播感染所產(chǎn)生的期望副本數(shù)量表達式、期望時延表達式和浸透感染的期望投遞時延表達式。仿真實驗結(jié)果表明,以上路由性能的實驗結(jié)果與模型分析結(jié)果相吻合。
【關(guān)鍵詞】：車載自組織網(wǎng)絡(luò) 單副本路由 多副本路由 感染路由 路由性能
【學位授予單位】：電子科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：U495;TN929.5
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第一章 緒論13-41
• 1.1 VANETS的應(yīng)用13-14
• 1.2 VANETS的特點14-15
• 1.3 VANETS研究概況15-16
• 1.4 VANETS相關(guān)標準化工作概況16-17
• 1.4.1 IEEE 802.11p16-17
• 1.4.2 其它DSRC標準17
• 1.5 VANETS路由研究概況17-37
• 1.5.1 單播路由18-32
• 1.5.1.1 單副本路由18-28
• 1.5.1.2 感染路由28-30
• 1.5.1.3 多副本路由30-32
• 1.5.2 廣播路由32-35
• 1.5.2.1 有競爭廣播路由32-33
• 1.5.2.2 無競爭廣播路由33-35
• 1.5.3 地理多播路由35-37
• 1.5.3.1 本地地理多播35-36
• 1.5.3.2 異地地理多播36-37
• 1.6 本文的研究目的和意義37
• 1.7 本文的研究內(nèi)容與成果37-39
• 1.8 論文結(jié)構(gòu)39-41
• 第二章 城市VANETS基于路.和車流量的路由算法JTAR41-59
• 2.1 問題的引出41-42
• 2.2 相關(guān)研究工作42-44
• 2.3 JTAR模型44-46
• 2.3.1 模型假設(shè)條件44
• 2.3.2 道路消息轉(zhuǎn)發(fā)時延模型44-46
• 2.4 JTAR路由算法46-54
• 2.4.1 信標消息47-48
• 2.4.2 最優(yōu)下一跳路.選擇48-49
• 2.4.3 貪婪直路轉(zhuǎn)發(fā)模式49
• 2.4.4 路由恢復策略49-51
• 2.4.5 改進的最優(yōu)下一跳路.選擇51-52
• 2.4.6 路由循環(huán)及解決方案52-54
• 2.5 仿真54-57
• 2.5.1 仿真設(shè)置54-55
• 2.5.2 投遞成功率55-56
• 2.5.3 投遞時延56-57
• 2.6 本章小結(jié)57-59
• 第三章 城市VANETS區(qū)域貪婪感染路由算法GZER59-81
• 3.1 問題的引出59-61
• 3.2 相關(guān)研究工作61-62
• 3.3 GZER算法62-69
• 3.3.1 假設(shè)條件62-63
• 3.3.2 信標消息63
• 3.3.3 區(qū)域劃分方案63-65
• 3.3.4 貪婪區(qū)域感染65-66
• 3.3.5 感染觸發(fā)機制66-67
• 3.3.6 改進的SV更新方案67-69
• 3.4 GZER性能分析69-71
• 3.5 仿真71-79
• 3.5.1 仿真設(shè)置72
• 3.5.2 投遞成功率72-74
• 3.5.3 投遞時延74-75
• 3.5.4 副本數(shù)量75-77
• 3.5.5 路由開銷77-78
• 3.5.6 吞吐量78-79
• 3.5.7 GZER冗余感染分析79
• 3.6 本章小節(jié)79-81
• 第四章 城市VANETS社會感知多副本路由算法SAMOR81-94
• 4.1 問題的引出81-83
• 4.2 相關(guān)研究工作83-84
• 4.3 節(jié)點效用84-85
• 4.4 SAMOR路由算法85-88
• 4.4.1 信標消息86-87
• 4.4.2 擴散階段87-88
• 4.4.3 轉(zhuǎn)發(fā)階段88
• 4.5 仿真88-92
• 4.5.1 仿真設(shè)置88-89
• 4.5.2 投遞成功率89-91
• 4.5.3 投遞時延91-92
• 4.5.4 路由開銷92
• 4.6 本章小結(jié)92-94
• 第五章 一維線性稀疏VANETS感染路由性能研究94-110
• 5.1 問題的引出94-96
• 5.2 相關(guān)研究工作96-97
• 5.3 統(tǒng)計模型97-105
• 5.3.1 模型定義97-100
• 5.3.1.1 單播感染過程馬爾科夫鏈99
• 5.3.1.2 浸透感染過程馬爾科夫鏈99-100
• 5.3.2 性能分析100-105
• 5.3.2.1 單播感染過程性能分析100-103
• 5.3.2.2 浸透感染過程的浸透時延性能分析103-105
• 5.4 仿真105-109
• 5.4.1 單播感染仿真105-108
• 5.4.1.1 期望副本數(shù)量105-106
• 5.4.1.2 期望時延106-108
• 5.4.2 浸透感染仿真108-109
• 5.5 本章小結(jié)109-110
• 第六章 結(jié)論110-114
• 6.1 研究工作總結(jié)110-112
• 6.2 研究工作展望112-114
• 致謝114-115
• 參考文獻115-124
• 攻讀博士學位期間發(fā)表的學術(shù)論文124-125

  本文關(guān)鍵詞：VANETs路由算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：274716