车载网的路由协议研究

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路由协议的研究作为网络架构中关键研究技术之一,一直受到广大研究人员的的关注。车载网作为智能交通系统的重要组成部分,其路由协议的研究也颇受关注。车载网路由协议的性能直接决定着车载网络的功能和应用范围,是车载网应用进入大众视野的基础。而车载网自身的特点,例如节点运行速度较快,通信链路容易断开,网络拓扑容易变化,节点的计算能力以及能量不受限制,使得传统的无线传感器网络以及移动自组织网络的路由协议无法应用于车载网,因此针对车载网自身特点进行路由协议研究显得十分重要。本文围绕车载网路由协议技术,针对现有算法的不足,同时结合实际车载网中节点及其所处环境的特点,对车载网路由协议问题进行了研究。现有的路由协议一般都是单独考虑其有效性和稳定性,因此总体性能不高。本文提出了一种平衡稳定性和有效性的路由算法,即Moderate Routing Protocol,MRP协议。MRP协议主要采用了一种新颖的度量方式,即连接度和距离的乘积(Product of Connection and Distance, CDP)来定量计算候选下一跳的有效性和稳定性。该算法首先将道路分成十字路口区域和路段区域,然后针对不同的区域建立连接度和距离模型(Connection and Distance Model, CDM)。当节点有数据需要发送时,进入路由建立阶段;路由断开时,开启路由恢复模式。在路由建立阶段,车辆利用预装的电子地图,可以确定自己所在的位置到底是属于十字路口区域还是路段区域。若节点处于路段区域,那么节点将选择CDP值最大的邻居为下一跳;若节点处于十字路口区域,节点首先选择出下一个路段,然后计算该路段中的邻居市点的CDP,选择出最佳下一跳。根据CDP的值,依次选择出最佳下-跳,最终建立好一条高效的路由。在路由恢复阶段,节点采用局部恢复策略,而出现局部恢复失败或者路由空洞采取携带-转发策略。MRP协议实现了路由稳定性和有效性的平衡,能够减少路由断开的维护开销,提高数据包传输的成功率,降低数据包传输带来的时延。由于MRP协议在计算CDP函数值时,需要知道邻居节点的信息,而邻居节点较少或者较多时采用相同的策略会导致信息交换耗时较长,降低了网络吞吐量。因此,本文结合邻居节点的数量,参考802.11DCF机制,进一步优化MRP协议。改进的算法根据邻居节点的数量,采用自适应信息交换方式选择最佳下一跳,优化路由协议的总体性能。最后我们对算法建立仿真模型,在不同的数据发送速率和节点数量的前提下,分别对数据传输到达率和端对端时延进行仿真。仿真结果显示,我们提出的算法能够较大程度的提高传输到达率,同时在某些场景下降低端到端时延。
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