城市车载网的多跳路由问题研究

论文摘要

进入21世纪以来,汽车逐渐成为人们日常生活的主要交通工具。汽车数量的增长也产生了一系列社会问题,甚至带来负面影响。车载自组网作为智能交通系统的重要组成部分,能够有效改善交通安全状况,提高道路通行效率,降低能源消耗,最大限度地提高车辆的安全和效率。其中,城市是车载自组网最重要的应用场景,本文针对城市车载网的多跳路由技术进行了一些研究。车载自组网是一类特殊的移动自组网,二者之间存在较大差异,故不能把移动自组网的路由协议直接应用到车载自组网。因此,本文所采取的研究方法是:首先,比较分析了移动自组网和车载自组网的移动模型,提出了一种新的基于地图的城市移动模型CTM,该模型采用了真实的道路形状,并模拟了车流量不均衡的特征。然后本文将CTM和移动自组网的常用移动模型进行了仿真,其中包括网络连通率、节点密度以及链路持续时间等。结果定量地说明了车载自组网与移动自组网的差异:一方面车载自组网拓扑变化频繁,端到端路由路径生存时间短;另一方面网络存在分割,部分节点某些时刻不存在到目的节点的路径。然后,本文针对这些特征设计了一种新的城市车载网多跳路由协议CDVR。该协议将城市多跳路由划分成路段路由和路口路由两个部分,车辆在路段上行驶时采用基于地理位置的贪婪算法,而当车辆行驶到路口时根据道路的连通度进行转发。最后,本文利用NS2平台对AODV,GPSR,Epidemic和CDVR协议进行了比较,仿真结果说明:在城市车载网中,CDVR的多跳路由性能优于其它三种协议。在网络快速变化和存在分割的情况下,CDVR能够达到较高的发送成功率和较低的传输延迟,并且CDVR的控制负载很轻,协议可扩性强,能够适用于大规模的车载自组网应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 车载自组网的研究背景
• 1.2 移动自组织网络
• 1.2.1 移动自组网的路由
• 1.3 车载自组织网络
• 1.3.1 车载自组网研究现状
• 1.3.2 车载自组网研究意义
• 1.3.3 车载自组网关键技术和研究难点
• 1.4 本章小结
• 第二章 城市车载自组网的网络特征
• 2.1 移动自组网和车载自组网的移动模型
• 2.1.1 Random Way Point模型
• 2.1.2 Reference Point Group Mobility模型
• 2.1.3 Freeway和Manhattan模型
• 2.1.4 基于Manhattan模型的改进模型CTM
• 2.2 网络特征指标
• 2.2.1 节点密度
• 2.2.2 连通率
• 2.2.3 邻居节点数量
• 2.2.4 路径长度
• 2.2.5 链路改变次数
• 2.2.6 链路持续时间
• 2.2.7 路径持续时间
• 2.3 车载自组网与移动自组网网络特征比较
• 2.3.1 网络图
• 2.3.2 节点密度
• 2.3.3 连通率
• 2.3.4 邻居节点数量
• 2.3.5 链路持续时间
• 2.4 本章小结
• 第三章 城市车载自组网多跳路由协议设计
• 3.1 相关路由协议介绍
• 3.1.1 基于拓扑的路由
• 3.1.2 分层路由
• 3.1.3 基于地理位置的路由
• 3.1.4 车载自组网路由协议
• 3.2 城市车载网低延迟多跳路由协议设计
• 3.2.1 移动自组网路由协议的局限性
• 3.2.2 车载自组网路由协议的设计目标及假设
• 3.2.3 道路连通度分析及延迟模型
• 3.2.4 CDVR协议设计
• 3.3 本章小结
• 第四章 路由协议性能仿真和结果分析
• 4.1 仿真软件NS2
• 4.2 仿真场景及仿真参数指标
• 4.2.1 仿真场景
• 4.2.2 传播模型
• 4.2.3 仿真参数指标
• 4.3 仿真实验及性能分析
• 4.3.1 发包速率对各种网络协议的影响
• 4.3.2 车辆运动速度对各种网络协议的影响
• 4.3.3 位置跟踪协议
• 4.4 本章小结
• 第五章 工作总结及展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果
• 致谢