车载自组网下基于路侧单元辅助路由的AODV改进设计

摘要

VANET（Vehicle Ad Hoc Network，车载Ad Hoc网络）作为一种特殊的Ad Hoc网络，是现在智能交通系统的重要组成部分。VANET既有一般Ad Hoc网络的通性，也有其自身特性:节点高速移动、网络拓扑频繁多变、通信链路不稳定，同时网络内部节点的运动轨迹又有规律可循，会受到静态道路的限制，这些特征使原有针对传统Ad Hoc的路由协议在VANET网络中表现不佳。因此根据VANET自身特点，结合相关信息，快速建立高效稳定的路由，使之应用到实际车载环境中具有重要的意义。
　　本文首先介绍了车载自组网的研究背景以及国内外研究现状，接下来简要介绍了Ad Hoc网络，VANET的基本概念、特点、应用以及VANET的路由技术和分类。文中详细介绍了AODV(Ad Hoc On-demand Distance Vector routing)路由协议的两大组成部分:路由寻找和路由维护，分析了其设计原理、处理流程及其不足。同时针对现在大多数AODV改进只考虑移动车辆部分的局限性，在原AODV算法的基础上，结合实际的VANET特性，提出了基于路侧单元辅助路由的AODV改进设计——RUAR-AODV(Roadside Unit Assist Routing based AODV)。RUAR-AODV主要从路由寻找和路由维护两个方面进行改进:
　　(1) RSU（Road Side Unit，路侧单元）辅助寻路。路由寻找阶段，把实际VANET中另一重要组成部分的RSU考虑进来，提出了辅助RSU路由寻找和传统AODV路由寻找相结合的方式，提高了路由寻找的效率;同时在备用路由的设计部分，提出选择路由维持时间最长的两条路由分别做主路由和备用路由，提高了通信路径的持续性和稳定性。
　　(2)提前切换和修复。路由维护阶段，对用来通信的路由设定阈值，监听路由状态，在达到阂值时，就进行路由切换和路由修复。这种提前切换和修复机制提高了通信的持续性、稳定性，避免因路由重启而产生的大量网络开销。
　　在文章的最后，我们采用现在比较流行的网络仿真工具NS2对AODV和RUAR-AODV进行仿真模拟。在设定的网络环境下，通过仿真结果对两种路由协议的路由跳数、丢包率、端到端延迟、协议开销这四个代表性的指标进行分析，衡量二者的整体性能。实验结果表明，RUAR-AODV在平均路由跳数、丢包率、端到端延迟都方面表现出了良好的优势，更加适用于VANET。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 国内外研究现状

1．3 本文工作

1．4 论文组织结构

第二章 Ad Hoc网络和VANET网络概述

2．1 Ad Hoc网络概述

2．2 VANET网络概述

2．2．1 VANET网络简介

2．2．2 VANET主要特点及应用

2．3 VANET中路由技术

2．3．1 VANET路由分类

2．3．2 VANET中典型路由算法

2．4 本章小结

第三章 AODV算法研究

3．1 AODV概述及相关术语

3．2 AODV两大过程——路由寻找和路由维护

3．2．1 路由寻找

3．2．2 路由维护

3．3 本章小结

第四章 AODV路由改进方案——RUAR-AODV

4．1 原AODV算法的不足

4．2 RUAR-AODV协议的设计

4．2．1 RUAR-AODV数据格式

4．2．2 基于RSU辅助的改进设计

4．2．3 备用路由设计

4．2．4 改进后路由寻找

4．2．5 改进后路由维护

4．2．6 改进后算法的优点

4．3 本章小结

第五章 仿真和性能分析

5．1 网络仿真工具NS2简介

5．2 仿真结果

5．2．1 路由跳数

5．2．2 丢包率

5．2．3 端到端的延迟

5．2．4 协议开销

5．3 本章小结

结论和展望

参考文献

攻读学位期间的科研成果

声明

致谢