车联网中带实时性约束的广播机制研究

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随着信息、计算机、数据通信等当代高新技术的空前快速发展,智能交通系统成为了当前车辆工程最为热门的一项技术。它将当前社会的各种高新技术整合到一个完整的系统,并将其有效的运用在整个道路交通的管理中,起到整合疏通交通流的作用,同时着眼于研究并建立一个更大范围、更加实时和更加准确高效的全面管理和运输体系。其中作为运用于道路交通的特殊网络——车联网,在智能交通系统的运作上起着至关重要的角色。当前的交通环境越来越趋于信息化,这也为车联网的实现提供了可能,得益于车辆技术的发展,几乎任意车辆都配备装载了通信设备与感应设备,车辆系统能够容易的获得包括速度,方向、位置等实况数据,并通过通信设备能够超视距范围的将实时数据告知周边车辆,使得车辆提前做出决策避免冲撞等安全类相关事故的发生。由于车联网中网络拓扑的动态变化,信道质量不佳,通信范围距离有限等特点,现实的交通环境中,车辆节点通过从周边获取的广播信标数据不仅仅存在过期数据问题,即节点接收到数据的时间与数据生成的时间存在一定的时间差,同时受到交通环境的影响,数据往往也存在失真的情况,即接收到的数据与真实的数据存在较大误差。因此本文针对过期数据的问题,结合真实交通路况中车辆行驶的特点,提出了一种基于实时性约束的多跳广播路由协议算法(MBBRT)。该算法分为实时数据估算、权值映射、中继节点选择三个过程。根据当前获得的过期数据,采用差值法对当前实时数据进行估算预测,然后结合估算结果数据设计合理的权值映射算法对各个节点进行映射匹配,为下一过程中继节点的选择提供数据支撑,算法最后引入超时重传机制确保数据包有效传输。在解决数据失真所带来的性能问题方面,基于以上研究的成果,本文提出了一种基于模糊逻辑处理的广播路由协议算法(MBBLA),采用模糊逻辑处理机制对路况信息数据进行处理,提高该广播机制对误差数据的容错能力。算法主要包括实时数据估算、定向传输和候补转发机制三个过程。首先采用实时数据估算避免过期数据对算法性能造成影响,然后采用模糊逻辑处理估算后的数据,选择出合理中继节点,定向的传输数据包,处理过程包括计算输入因子,模糊化计算,规则匹配和精确化计算四个步骤。最后,算法引入候补转发机制来降低数据包丢失的概率。仿真结果表明,与数据优先级PVCast算法和紧急信息计数算法CBD相比,本文提出的广播机制算法极大的降低传输时延,提高了算法容错能力,保证了广播机制的实时性与可靠性。
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