车载自组织网络按需地理位置路由协议研究

论文摘要

车载自组织网络的一个重要特征是车辆节点具有很快的移动速度,尤其在高速公路场景中。车辆节点的快速移动特性,造成车载网络拓扑结构的动态变化,导致自组织网络中多跳（multi-hop）路由的频繁断开,进而对路由算法的可靠性和数据传输的质量带来很大的挑战。本文提出了一种用于车载自组织网络的基于位置的路由算法——按需地理位置路由算法（ODGR,On-Demand Geographic Routing）。ODGR算法提出两个新的机制,以确保选择下一跳路由时采用的目的信息和邻居表信息的有效性和准确性,进而确保路由算法的可靠性。这两个机制分别是:（1）使用两种相互独立的消息实现对目的节点的位置信息的更新;使用这种更新机制,可以应对网络分割的情况,确保各个节点中记录的信息的一致性。（2）区别于主动建立邻居表的思想,ODGR把按需的思想用在邻居表的建立方式上;ODGR以按需的方式建立邻居表,可以消除节点的快速移动造成的邻居表的更新负担和信息的不准确。本研究在网络仿真工具NS-2上,使用由节点移动模型仿真器VanetMobiSim产生的接近车辆真实轨迹的节点运动场景,比较了路由算法AODV和ODGR性能。实验结果表明:在高速公路上,当车辆节点以至多4.9m/s2的加速度和最高50m/s的速度高速移动时,在端到端的丢包率和吞吐量这两个指标下,ODGR路由算法的性能优于AODV算法。因此,ODGR算法可以提供更好的数据传输质量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文工作
• 1.4 章节安排
• 第二章 VANET 网络中的路由技术
• 2.1 VANET 网络中其他层技术的简述
• 2.1.1 VANET 网络的物理层的技术
• 2.1.2 VANET 网络的MAC 层的技术
• 2.2 VANET 网络中路由技术的概述
• 2.2.1 基于拓扑的路由协议
• 2.2.2 基于位置信息的路由协议
• 2.2.3 基于地图的路由协议
• 第三章 ODGR 路由算法
• 3.1 VANET 中路由算法面临的挑战
• 3.2 现存的路由算法存在的不足
• 3.2.1 AODV 路径失效的问题
• 3.2.2 GPSR 信息不准确的问题
• 3.2.3 本节结论
• 3.3 ODGR 算法的详细描述
• 3.3.1 目的节点位置管理
• 3.3.2 邻居表管理
• 3.3.3 重试机制
• 3.3.4 ODGR 算法的优势
• 3.4 ODGR 算法的关键数据结构
• 3.4.1 目的列表的数据结构
• 3.4.2 邻居表的数据结构
• 3.5 ODGR 算法中的五种消息
• 3.5.1 目的节点位置请求消息
• 3.5.2 目的节点位置更新消息
• 3.5.3 目的节点位置交互消息
• 3.5.4 邻居请求消息
• 3.5.5 邻居应答消息
• 第四章 实验和结果分析
• 4.1 仿真环境与工具
• 4.1.1 网络仿真工具简介
• 4.1.2 节点移动模型
• 4.2 实验结果与分析
• 4.2.1 与路由算法本身有关的参数设置
• 4.2.2 AODV 和 ODGR 协议的性能分析
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 科研情况说明
• 致谢