基于NS2的车联网WAVE网络服务协议的仿真研究

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论文的研究内容是WAVE(Wireless Access in Vehicular Environment)通信技术中的网络服务协议,对于该协议的研究主要目的是为了解决城市交通下拥堵警告问题,使车辆通过WAVE通信技术来通知后续车辆前方发生拥堵。WAVE技术为智能交通系统提供一种车与车、车与路边设施通信的方式。论文首先分析了WAVE技术的应用前景,根据WAVE技术延时低、通信距离长的特点分析了其可能的应用场景,最后选取了城市交通下拥堵警告场景作为论文研究的主要场景,并分析了该场景对于通信性能的需求,包括:通信延时、通信可靠性以及通信距离三方面性能需求。根据上述的三方面需求,论文分析了网络服务协议对于这些需求的满足情况,分析发现网络服务协议可以满足通信延时方面的需求,而在可靠性以及距离方面的需求则需要对协议进行一定的改进。WAVE通信中采用广播单跳的方式进行传播,这使得只有在源节点传输范围内的节点才能收到消息,导致WAVE通信的覆盖面积只能限制在WAVE节点单跳通信范围内,这使得网络服务协议无法满足拥堵警告对于通信距离的需求,为了解决该问题,论文引入了广播多跳路由算法,考虑到普通的泛洪广播路由算法可能会产生过多的冗余数据量,最终导致广播风暴。论文分析了目前的几种广播路由算法:普通泛洪、基于距离、基于面积、基于邻居节点信息的广播路由算法,通过对比上述几种算法的优缺点,改进了基于距离的广播路由算法,使其更适合WAVE通信。此外,算法引入了距离阈值递减机制以及转发确认机制来提高算法的可靠性,降低冗余数据量,满足拥堵警告对于通信可靠性的需求。为了验证改进的广播路由算法的性能,论文在NS2中实现了协议模块以及算法模块,并通过NS仿真实验来对比新算法与普通泛洪算法的性能,以验证算法对协议可靠性以及通信距离的改进。通过对比不同节点数目以及不同运动速度两种情况下的报文投递率、端到端延时以及平均节点转发率来进行分析,最终证明了新算法可显著的减少冗余数据包,抑制广播风暴。此外,新算法的通信可靠性也保持在较高的水平。
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