車聯(lián)網(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)網網絡拓撲變化頻繁,車輛節(jié)點之間呈間歇性連接,導致節(jié)點之間的通信極其不穩(wěn)定,傳輸性能急劇惡化。因此,根據車聯(lián)網環(huán)境的特征設計一種高效的路由協(xié)議、提高數(shù)據包投遞率并降低網絡開銷,向用戶提供更完善的服務具有很重要的現(xiàn)實意義。本文對車聯(lián)網環(huán)境下的路由協(xié)議進行了深入研究,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絡的路由協(xié)議——Prophet的原理及其用于車聯(lián)網環(huán)境所存在的缺陷。此外,對多個車輛移動模型進行仿真,并分析和比較了各自的優(yōu)點和不足。最終根據實驗結果得出,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)詳細分析了Prophet協(xié)議在VANETs網絡尤其是城市道路場景下的網絡性能及應用缺陷,提出一種基于Prophet的改進路由協(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)點連接頻率和預期相遇時延三個新概念,并定量分析了它們對數(shù)據轉發(fā)的影響;其次根據有效時間穩(wěn)定性和基于時間段的節(jié)點連接頻率改進了投遞概率預測算法;最后,為了選擇較優(yōu)的下一跳節(jié)點來進行數(shù)據傳輸,綜合投遞概率預測算法和預期相遇時延,構建了多維度轉發(fā)模型,改進了數(shù)據轉發(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絡性能進行了分析和比較。仿真結果表明:MD_Prophet協(xié)議相對于Prophet協(xié)議的數(shù)據包投遞率提高、網絡開銷減小,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。
【學位單位】：長安大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TN915.04;U495
【部分圖文】：

圖 1.1 車聯(lián)網結構圖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用服務信息[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測。車輛節(jié)多變，隨時都有可能加入或退出某一局域網絡，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)點受道路拓撲及交通規(guī)則的約束，測性。3）網絡的拓撲與連通性快速變化。由于車輛節(jié)點的移動特性導通性隨之快速變化。4）車輛周圍的交通環(huán)境復雜多變。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)議扮演了至關重要的角色，它是保證交通信息享的關鍵技術。雖然有相關研究者已經將 DSR 和 AODV 的路由機制和用于車聯(lián)網中，但是將這兩種協(xié)議直接應用到車聯(lián)網環(huán)境還存在許多不

動和拓撲動態(tài)變化的特點，但與自組織網絡中節(jié)點的移須受制于道路拓撲和交通法規(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。通過挖掘導航系統(tǒng)，結合當前車輛的行駛路徑、位置、速度、方駛路徑進行預測，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所有遇到的車輛及其最新收集的擴展覆蓋區(qū)域，自適應地進行包轉發(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)的網絡中，節(jié)點之間相互通信、共享數(shù)據必須依賴端到端通信鏈路的連接，當由于各種原因使得通信鏈路不穩(wěn)定甚至斷裂時，都會導致網絡連通中斷，數(shù)據傳輸失敗。因此必須設計一種能夠適應鏈路頻繁中斷，改善數(shù)據傳輸效率的路由協(xié)議。機會網絡[40]（Opportunistic Network）是一種不需要源節(jié)點和目標節(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)通信的自組織網絡。在機會網絡中，當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“存儲-攜帶-轉發(fā)”的思想完成數(shù)據的傳輸。機會轉發(fā)機制如圖 2.3 所示。
【參考文獻】

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本文編號：2874928