● 摘要
当今汽车制造业飞速发展,车辆的产量急剧增长,道路上的车辆日益饱和,随之而来的是交通事故频繁、城市道路拥堵、运输效率低下等问题,这使得与交通安全相关的应用需求日益增加。另一方面,随着智能交通系统和智慧城市的研究不断深入,传统的网络已经无法满足不断增长的应用需求。为了解决以上问题,车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Network,VANET)应运而生。
车辆通过配备无线收发器互相通信,从而形成一种自组织的无线车载网络。为了保证信息的传输,路由协议成为VANET的关键技术。其中,城市场景中单播路由机制的研究作为VANET的基础研究之一受到越来越广泛的关注。
相较于传统网络中的能量消耗过快和缓存空间不足等问题,VANET中的路由限制更主要来自于网络拓扑的快速变化、建筑物的遮挡、道路对移动路线的限制和链路的中断等。现有的路由协议大多没有考虑变化的密度对路由协议性能的影响,较少考虑建筑物的遮挡,而且维护拓扑和路由的开销较大,因此,仅适用于特定的场景。在节点密度增高时,网络中的碰撞增加,开销增大;而在密度降低时,传输成功率大大降低,时延增加。
因此,本论文提出了一种在城市场景中能够自适应车辆密度的单播路由协议SAAR(Static Node Assisted Adaptive Routing Protocol)。SAAR通过在路口引入静态节点来辅助路由,静态节点感知道路间车辆密度,计算下一跳路口、适用于局部网络的通信半径和报文生存期,供车辆在道路间路由时参考,以达到自适应车辆密度的目的。同时车辆根据车辆密度和拓扑稳定性动态调整广播和发送报文的周期,以达到降低开销的目的。此外,为了节省部署静态节点的开销,本文介绍了三种仅在一部分路口部署静态节点的方案,并提出了一种扩展路由ESAA协议(Extended Static Node Assisted Adaptive Routing Protocol)。ESAA在传输过程中考虑了建筑物的遮挡。实验表明,SAAR和ESAA具有较好的路由效率,能够在不同的车辆密度下表现出良好的性能:即在高密度条件下和一定的开销范围内,能够得到一条高成功率和低时延的路由;在低密度条件下和一定的时延范围内,能够得到一条高成功率和低开销的路由,具有一定的理论意义和应用价值。
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