车载自组网中基于广播的消息分发算法研究

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随着汽车数量的迅速增长和通信技术的发展,车辆安全应用越来越引起人们的关注。车载自组网(VANET)是智能交通系统中最具前景的研究领域之一,其中基于数据分发的应用需要广播技术来实现。考虑到车载自组网的特点,传统的广播算法在VANET中的性能不够理想,存在beacon消息冗余、信息传递延迟大和信息传输不稳定等问题,所以需要设计新的消息分发算法。鉴于消息分发问题的复杂性,本文根据公路场景和城市场景的不同特点提出相应的消息分发算法。首先,针对公路场景中紧急消息EMs传输延迟大和beacon消息冗余的问题,本文研究了紧急消息广播算法(EMBA,Emergency Messages Broadcast Algorithm)。该算法是对V-MCDS(VANET minimum connected dominating set)算法的改进,在beacon消息中加入车辆坐标、方向、速度和时间戳信息,利用这些信息估计车辆的位置,从而减少车辆间beacon消息交换的次数;同时EMBA扩展了EMs的中继选择范围,尽量避免采用存储转发机制,缩短EMs的传输时延。最后,使用VanetMobiSim生成公路仿真场景,用NS2仿真器对EMBA算法仿真,结果表明,与V-MCDS算法相比,EMBA算法在减少beacon冗余,降低EMs传递时延方面性能更优。其次,针对城市场景中进行消息分发面临的分组冗余问题,本文提出一种基于节点分类的交通消息分发算法(TMDA,Traffic Messages Delivery Algorithm)。TMDA算法涉及的节点分为三类:移动节点、半移动节点和静态节点。该算法处理消息分组时,利用了半移动车辆节点的预定交通线路和运行时间,从而确保消息分组的及时转发;同时,严格按照冗余检测、位置检测、距离检测和延迟分配的步骤对消息分组进行转发控制,避免分组冗余。最后,使用VanetMobiSim生成城市仿真场景,结合NS2仿真器对TMDA算法进行仿真,并将结果与flooding算法对比。结果表明,TMDA算法在端到端时延、网络可达性和广播激发方面具有更优的性能。
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