车联网中基于地理位置路由协议研究

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GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing)协议是车联网中广泛应用的一种基于地理位置的路由协议,该协议只需要保存一跳范围内的邻居节点的状态,相比于基于拓扑的路由协议与基于广播的路由协议,基于地理位置的路由协议具有极大减少路由协议开销的优势。在网络拓扑快速变化的场景下,GPSR协议只需要根据一跳范围内的邻居节点就能做出正确的路由转发决策,而不需要依赖于整个网络拓扑的结构,能够有效地降低链路中断的概率。首先,本文提出了MV-MA-GPSR(Max-stable-value-Min-angle GPSR,最大稳定值和最小角度贪婪周边无状态路由)协议。该协议在称为Io TC(Intersection of Two Circles,两圆交叠)的区域中根据节点的稳定值选择源节点的第一跳中继节点,可以显著减小经典GPSR协议存在的因中继节点高速移动瞬间超出源节点一跳通信范围致链路中断的概率;结合应用最小角度算法,同时可以减小经典GPSR协议在周边转发过程中因使用右手规则在某些场景下发生路径冗余的概率。其次,本文提出了AP-GPSR(Aware Path GPSR,感知路径贪婪周边无状态路由)协议。该协议针对路径冗余问题,引入了一个拒绝表(Deny Table,DT),将右手规则判断出的源节点经某一邻居节点至某一目标节点路由不可达的路径上的邻居节点-目标节点对加入到拒绝表,可以有效减少贪婪转发过程中路径冗余发生的概率;针对周边转发过程中可能导致的路由循环问题,引入了另一个最近发送表(Recent Send Table,RST),将在周边转发过程中节点最近发送的数据包记录在RST中,可以有效防止路由循环问题;进入到周边转发的中继节点同时利用左手和右手规则转发接收到的数据包,可以减少周边转发过程中路径冗余发生的概率,与此同时其周边转发过程中路径循环发生的概率优于前面提出的基于最大稳定值和最小角度的GPSR协议;针对贪婪转发过程中的链路中断问题,源节点根据邻居节点的运动速度和方向预估一段时间内邻居节点的位置,选择稳定的邻居节点作为下一跳中继节点,可以减少链路中断的概率。最后,通过NS3与SUMO进行仿真,主要仿真的性能指标有:包递率,吞吐量,端到端延时以及平均跳数。我们仿真了三种我们常见的交通场景:高速公路场景、城市场景以及郊区场景,并对各种协议进行了性能分析,最后得出结论。我们提出的协议包递率有明显提高,表明提出的算法能有效降低链路中断的概率;我们提出的协议的路由跳数也有一定的减少,表明提出的算法能有效减少路径冗余的概率。
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