自组织车联网路由协议GPSR的研究及改进

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自组织车联网是智能交通系统的重要组成部分,具有广阔的发展前景。路由协议是自组织车联网关键技术之一,很大程度上决定了网络的性能。在城市交通场景中,车辆运动速度快、网络拓扑结构变化频繁、建筑物的阻挡等都导致车联网链路频繁断裂。因此设计一个能够抵抗链路频繁断裂的路由协议是研究的重点。本文深入研究和分析了城市场景下基于位置的典型路由协议贪婪边界无状态路由协议(Greedy Perimeter Stateless Routing,GPSR),并找出了现有改进协议存在的问题,提出了一种新的稳定的贪婪转发路由协议(Reliable Greedy Forwarding Routing,RGFR),主要完成了以下工作内容:第一、基于位置的路由协议GPSR及其改进方案研究。GPSR主要存在路由空洞、自适应性差、无法感知障碍物、链路频繁断裂等缺陷。虽然国内外学者对GPSR协议的缺陷提出了许多改进策略,但是改进协议仍然存在着网络开销大、计算复杂等问题。因此,针对GPSR改进协议还可以进行进一步的优化。第二、稳定的贪婪转发路由协议RGFR设计。针对GPSR改进协议存在的不足,提出了一种稳定的贪婪转发路由协议RGFR,该协议主要分为链路生存时间评估、障碍物识别和评分机制三个部分,力求在高效性和稳定性之间找到一个平衡值,使其能够在保持原GPSR路由协议的高效性的基础上提高其链路的稳定性,从而更好的适应真实的城市交通环境。第三、RGFR协议仿真模块开发。针对RGFR路由协议的设计流程对协议仿真模块进行开发并对RGFR路由协议中的数据结构、消息机制和关键模块进行了设计。第四、基于重庆市南岸区的道路仿真场景设计。根据实验得到路径弯直度对协议性能的影响较大,因此在对典型的节点移动模型和车辆移动模型进行深入研究的基础上,根据重庆市南岸区主要道路地图建立了基于重庆市南岸区实际拓扑的车辆运动模型。该模型的建立为路由协议的研究奠定了良好的基础。通过将重庆市南岸区实际拓扑车辆模型与GPSR、RGFR路由协议相结合进行仿真实验,实验结果表明,RGFR协议在实际道路拓扑结构和车辆模型下,比GPSR路由协议在交付率和时延性能方面有很大的改善。
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