面向城市场景的车辆自组织网络路由协议研究

摘要

车辆自组织网络（Vehicular Ad-hoc NETworks，VANETs）给人们日常生活带来了很多便利，是智能交通的重要组成部分，受到越来越多研究机构和人员的重视，逐渐成为一个非常重要的研究领域，近些年已经取得了许多有价值的研究成果。
　　由于 VANETs网络环境较复杂，网络拓扑具有高动态性，链路连接会频繁的中断，尤其是车辆密度小的情况下，网络的不连通概率更高，对于链路故障也很难预测，在移动终端之间建立完整可靠的端到端传输路径是很困难的。目前已有的基于地理的路由协议是VANETs中的主流路由协议，能较好的适应VANETs网络的高动态性，但这类协议仍然存在着两个方面的问题：问题一，节点位置信息不准确和链路质量不稳定；问题二，目前已有的地理路由协议几乎都是平面式的路由，而真实的 VANETs城市场景是三维立体化的，将这些平面式路由应用于三维城市场景会使这些协议的性能受损。因此，研究适合 VANETs这种特殊网络环境下的路由协议是亟需解决的一个重点难题。本文针对VANETs网络特点及以上提出的两个方面的问题，提出了两种路由协议——基于链路质量和节点实时位置估计的地理机会方向路由GOD和基于链路质量的分层道路路由协议LSHR。
　　GOD协议主要应用于平面化的城市场景，采用机会路由思想，机会路由中，源节点并不是选择单一路径到目的节点，而是利用无线网络的广播特性，在源节点和目的节点之间选择许多潜在的中继节点，这类路由最大的优势是采用额外的备用链路，使更多的节点参与到数据转发过程中，提高了传输的可靠性。GOD选取转发节点集时综合考虑各邻节点到目的节点的实时距离、各邻节点与当前节点的运动方向及单条链路的投递率需求；对转发节点进行优先级排序时，综合考虑了各转发节点的运动方向，各转发节点与目的节点的实时距离，以及当前节点链路的ETX值，使得既离目的节点近，链路质量又好且不断靠近目的节点的节点优先转发数据包。
　　LSHR是在分析城市场景三维特性的基础上提出的一种基于简单三维场景的路由协议，这里的简单三维场景指由两条或两条以上平行但具有不同高度的道路组成的场景。LSHR协议包括路口判决策略和分组传输策略两部分内容。路口判决时根据交叉口处节点提供的各相邻路段单位长度上的通信时延信息以及各对应交叉口到目的节点的距离，为每个相邻路口计算一个权值，然后选择计算结果最小的相邻路口作为数据包传输的下一个临时目的交叉口；分组传输时以优先选择两跳传输范围大的邻节点作为转发节点的原则进行分组的传送。在减少路由跳数降低传输时延的同时增加了分组的投递率，提高了通信链路的质量和路由的整体性能。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文研究内容及章节安排

第二章 车辆自组织网络路由协议

2.1 传统路由协议

2.2 机会路由协议

2.3 三维场景路由协议

2.4 本章小结

第三章 地理机会方向路由GOD

3.1 GOD路由协议

3.2 GOD协议性能仿真

3.3 本章小结

第四章 基于链路质量的分层道路路由LSHR

4.1 现有路由协议应用与三维城市场景时存在的问题

4.2 LSHR路由协议

4.3 LSHR性能仿真

4.4 本章小结

第五章 结论与展望

参考文献

致谢

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1.基本情况

2.教育背景

3.在学期间的研究成果