城市车联网中多跳广播协议的研究

摘要

随着时代不断的发展，车辆早已成为了人们日常出行的交通工具。然而，车辆在带给人们便利的同时，也带来了许多困扰。在遇到紧急事故的情况下，由于人类大脑反应时间有限，处理不及时而带来交通事故。因此，如何快速的传递紧急消息、延长驾驶员反应时间是目前车联网研究的热点。
　　本文针对具有直路和交叉路口的城市道路环境下紧急消息的传输，提出城市车联网多跳广播协议(Urban VANET Multi-hop Broadcast Protocol，UVMBP)，该协议在缺少节点拓扑信息、节点密度等参数的条件下，针对发送节点位置的不同提出三种紧急消息的广播策略:首先，针对紧急消息的第一跳传输，采用发送节点直接广播紧急消息，接收节点在接收到紧急消息后，经过一系列的迭代过程，最终选出一个距离发送节点最远的区域，在该区域内通过竞争广播RTS(Request To Send)帧的方式选出一个节点作为紧急消息转发节点，完成第一跳广播的过程;其次，针对紧急消息在直路上单向传输，采用RTS/CTS(Clear To Send)帧握手的方式，发送节点首先发送RTS帧，接收节点在收到RTS帧后，经过一系列的迭代过程选择一个距离发送节点最远的区域，处于该区域内的接收节点通过竞争回复CTS帧的方式选出一个节点作为紧急消息转发节点，发送节点在收到CTS帧后广播紧急消息，从而完成紧急消息的一跳传输过程;第三，针对紧急消息在交叉路口位置的多向传输，采用与紧急消息的第一跳广播相似的方式，完成节点位于交叉路口环境下的广播过程。
　　通过对比目前车联网中比较流行的几个算法，UVMBP在直路上和交叉路口环境下的平均一跳时延、转发节点与发送节点的平均距离、紧急消息的传输速率、帧的交付率等性能都要好于流行的算法。因此，UVMBP更加适用于城市车联网中紧急消息的广播过程。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 课题研究意义

1．3 本文研究内容

1．4 本文组织结构

第2章 车联网及广播算法概述

2．1 车联网的概念

2．2 车联网的特点

2．3 车联网中相关协议与规范

2．3．1 IEEE 802．11p协议

2．3．2 分布式协调功能

2．4 车联网中的广播算法

2．4．1 基于洪泛的广播算法

2．4．2 基于概率的广播算法

2．4．3 基于计数器的广播算法

2．4．4 基于分簇的广播算法

2．4．5 基于覆盖面积的广播算法

2．4．6 基于距离的广播算法

2．5 车联网中广播算法的研究现状

2．6 本章小结

第3章 城市车联网中多跳广播协议的研究

3．1 城市车联网

3．2 城市车联网中多跳广播协议UVMBP

3．3 紧急消息在直路上的双向传输

3．3．1 算法描述

3．3．2 二分法选取最远窄区域

3．3．3 竞争广播RTS帧

3．3．4 NAV值的设定

3．4 紧急消息在直路上的单向传输

3．4．1 算法描述

3．4．2 二分法选择最远窄区域

3．4．3 竞争回复CTS帧

3．4．4 NAV值的设定

3．5 交叉路口的广播

3．5．1 算法描述

3．5．2 二分法选择最远窄区域

3．5．3 竞争广播RTS帧

3．5．4 NAV值的设定

3．6 平均一跳传输时延理论分析

3．6．1 直路上单向传输算法分析

3．6．2 直路上双向传输以及交叉路口传输算法分析

3．7 平均帧的传输速率理论分析

3．7．1 直路上单向传输

3．7．2 直路上的双向传输

3．7．3 交叉路口传输

3．8 本章小结

第4章 实验仿真与结果分析

4．1 NS2介绍

4．1．1 仿真方法及过程

4．1．2 NS2的功能模块

4．1．3 NS2的软件构成

4．1．4 NS2现有的仿真元素

4．2 使用NS2进行网络模拟实验

4．3 实验参数的设定

4．3．1 迭代次数N值的选择

4．3．2 竞争窗口值的选定

4．4 实验环境的设定

4．4．1 道路环境的设定

4．4．2 车辆节点的设定

4．5 实验结果分析

4．5．1 直路环境结果分析

4．5．2 交叉路口环境结果分析

4．6 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 本文工作总结

5．2 本文工作不足

5．3 工作展望

参考文献

致谢