车载自组织网络中自适应路由协议研究

摘要

从1883年卡尔奔驰发明了第一辆车开始,汽车便开始在人类的生活中发挥非常重要的作用。如今,几乎每个家庭都会拥有一辆自己的爱车。近年来,人们在车辆上搭载无线通信设备构建起了新型的通信网络即车载自组织网络。该网络致力于利用车辆以及路间的通信设备使得人们可以直接通过车间网络进行通信。同时,车载自组织网络也可以提供多种高质量的智能服务,例如多媒体娱乐、道路的导航以及自动驾驶等功能。但是车载自组织网络仍处于起步阶段,很多学者都在探索这块尚需开发的金矿。他们根据Ad Hoc网络的基本特征和车载自组织网络自身的特点,提出了很多新的路由协议,这些协议虽然能够满足车载自组织网络中的基本需求,但它们或者网络开销比较大或者车辆位置定位不准确,仍具有很大的改进空间。基于这种现状,本论文提出了两种新的车载自组织网络路由协议,它们的网络负载较低,能够通过自适应的算法将数据包更准确地传递给目的车辆,降低丢包率,从而更好的改善车载网络中的通信效率。
　　由于车载自组织网络是从Ad Hoc移动网络中孕育出来的,本文首先对Ad Hoc移动无线网络进行了基本的介绍,其中包括Ad Hoc移动无线网络的基本知识以及P2P的特征。在此基础上开始详细介绍车载自组织网络的基础概念和体系结构,之后列举了一些在车载自组织网络中较常使用到的路由协议 DSR(Dynamic Source Routing)、GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing)以及 VADD(Vehicle-Assisted Data Delivery)等,描述了它们的核心思想和算法实现。通过简单阐述他们在当前车载网络应用中的一些不足,提出了两种新型的路由协议ABT协议以及PVAT协议。
　　本文的主要工作是提出了两种新的路由协议 ABT路由协议( Area Based Tracking)以及PVAT(Parked Vehicle Assisted Tracking)路由协议。这两种新协议以当前比较成熟的VADD协议为基础,并且加入了两种自创的追踪算法。新协议能够让网络自动适应目的车辆的位置偏移,使得数据包能够更准确地传递给目的车辆。ABT协议设定了一个扩散区域,我们将在这个扩散区域内对数据包进行广播扩散;而 PVAT协议则独出心裁地利用道路两旁的停靠车辆对目的车辆进行追踪。这些新的方法都能够让网络自动去适应目的车辆的位置偏移。本文详细介绍了两种新协议的实现思想以及它们的总体流程,给出了一些关键点的算法。为了验证两种协议是否有效,我们还利用仿真软件对两种协议进行了仿真验证。我们用 VanetMobisim软件构建出了比较真实的车辆模型和道路拓扑,利用 Network Simulator2在构建的环境中应用了ABT协议、PVAT协议、当前比较主流的DSR以及 GPSR路由协议,对它们进行了数据通信的比对和分析,最后对这两种新的协议进行了综合评价,并在此基础上给予了对以后工作的展望。

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第一章 绪 论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2 国内外研究历史与现状

1.3 面临的挑战

1.4 本文的主要贡献与创新

1.5 本论文的结构安排

第二章 相关技术基础

2.1 P2P技术介绍

2.2 Ad Hoc 网络的介绍

2.3 车载自组织网络介绍

2.4 本章小结

第三章 问题研究及自适应路由思想

3.1 基于拓扑结构路由协议的弊端

3.2 基于地理位置路由协议的弊端

3.3 解决弊端的自适应路由思想

3.4 本章小结

第四章 自适应路由协议设计

4.1 ABT和PVAT路由协议概述

4.2新协议的场景假设

4.3 ABT路由协议算法

4.4 PVAT路由协议算法

4.5 两种算法相结合的自适应路由协议

4.6 本章小结

第五章 路由协议仿真与协议分析

5.1 车载自组织网络仿真环境介绍

5.2 车载自组织网络仿真工具介绍

5.3 仿真场景与参数设置

5.4 仿真结果与参数分析

5.5 仿真结果总结

5.6本章小结

第六章 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果