车载移动网络中概率路由算法与缓存管理策略研究

来源 :华中师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:axun2010
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近年来,随着ITS(Intelligent Traffic System)相关技术的发展,车载移动网络(Vehicular Ad Hoc Network,VANET)成为了其研究中的热点。车载移动网络在交通状况预警、辅助驾驶以及线上信息交流方面都有非常有意义的应用,在提高了交通效率的同时还满足了人们的出行需求。在VANET中,由于车辆节点的快速移动以及分布密度不均匀,车辆节点形成的网络拓扑结构时断时连,这就导致消息的成功传输具有极大的挑战性。为了解决VANET所面临的难题,结合容迟网络(Delay Tolerant Network,DTN)中消息传输机制——“携带-存储-转发”以及节点间间歇性连接传输消息的特点,研究并且设计一种在车载移动网络环境下也能够提高消息的成功投递率,降低网络负载率的路由算法是一项非常有意义的工作。本文针对已有的路由算法在VANET环境下性能不佳的问题,展开了以下的研究与改进:(1)在新能源电动汽车自身储存电量有限的背景下,针对Prophet路由算法在选择下一跳节点的过程中还存在一定局限性,提出了一种基于相遇持续时间和节点能量的概率路由改进算法CTAE-Prophet(Connection Time and Energy-Prophet)。在该算法中,携带消息的车辆节点在选择中继节点时会综合考虑节点间成功传输消息的概率、节点间相遇时的持续连接时长以及节点的剩余能量等因素,并且优先将消息传输给到达目的节点概率高、节点间相遇持续时间久和剩余能量多的高质量节点。CTAE-Prophet算法不仅一定程度上克服了由于相遇的车辆节点间因连接时间过短而导致的链路不稳定的不足而且避免了因节点能量不足而导致的消息无法成功传输的问题。(2)针对网络中节点的缓存空间有限,容易产生网络拥塞的问题,本文综合考虑了消息的存在时间、传输过消息的节点数目以及消息数据包的大小来计算消息的效益值,提出了 一种基于消息效益的缓存管理策略MEBM(Message-Efficiency-based Buffer Management)。MEBM 算法的具体设计为:当节点需要接收新的数据包却因剩余缓存不足而导致网络拥塞时,节点会比较缓存中的消息效益值的大小,优先删除效益值小的消息来释放缓存缓解拥塞。(3)通过在ONE仿真平台上实验,对CTAE-Prophet算法和MEBM算法的合理性进行了验证。实验过程中,同时将另外几种算法与本文所设计算法的结果进行对比分析,最终证明了 CTAE-Prophet算法和MEBM算法在提高消息投递成功率,降低网络负载率上的优越性。
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