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近年来,如何提高交通运输能力和交通安全,已成为研究的热点。利用无线通信技术,在道路上的车辆可以形成一个自组织网即车载自组网(VANET),VANET通过多跳可以实现汽车间相互通讯,能提高车辆的安全和道路的使用率,还可以为乘客提供舒适的应用。利用VANET可以实现多种应用,如提高汽车行驶安全;减少交通拥塞;车上办公和车载广告;乘客可以从交通摄像头上下载实时的交通图片,或者查询停车场的位置等。VANET也被认为是智能交通系统中最有潜力的技术,很多关于VANET的研究和项目已经相继开展。
与传统的移动自组织网(MANET)相比,城市场景VANET的节点有较高的移动速度、受限制的移动路径、快速变化的网络拓扑结构、路边周围建筑物的遮挡以及对无线信号干扰多,这些都给VANET的实施带来很大的困难。路由协议作为VANET关键技术之一,在很大程度上决定了整个VANET的特性,因此,如何设计出一个高效的路由协议,来保障信息及时、可靠、快速的传输,一直是VANET研究的重点和难点。所以本文选择城市场景VANET路由协议作为研究课题。
本文首先介绍了VANET相关的研究,包括VANET的特点、应用和关键技术;重点详细分析了城市场景VANET的路由协议,分别对六个经典的协议,GPSR、GSR、A-STAR、CAR、ACAR进行分析,指出各自的优点和不足之处,并画出了图表。
针对现存城市场景VANET路由的不足之处,本文提出了一种新的自适应路由协议NAR。NAR协议有三个新特性:(1)在交叉路口处引入固定节点,用于辅助数据的转发和缓存,以及实时收集各条道路上的汽车情况,估计该道路的连通性。(2)NAR协议具有位置预测功能,能对车辆位置预测,减少链路中断的发生。(3)NAR根据道路的连通性,选择路由,具有很强的自适应性。
为了验证NAR协议的正确性和高效性,我们在网络模拟平台NS2下实现了该算法。并利用Google Earth提取出广州市科学城的道路信息,用微观交通模拟器SUMO产生汽车流量。最后将这些信息,在NS2中进行模拟分析。由于采用真实的城市场景,增加了实验的真实性和可靠性,实验结果表明,与GPSR路由协议相比,NAR协议在性能上有很大提高。