车载自组织网络(vehicular Ad Hoc network,VANET)是指道路上车辆间、车辆与固定接入点之间相互通信组成的开放移动Ad Hoc网络,可以实现事故告警、辅助驾驶、道路交通信息查询和Internet信息服务等应用。由于VANET中节点移动快、网络拓...
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车载自组织网络(vehicular Ad Hoc network,VANET)是指道路上车辆间、车辆与固定接入点之间相互通信组成的开放移动Ad Hoc网络,可以实现事故告警、辅助驾驶、道路交通信息查询和Internet信息服务等应用。由于VANET中节点移动快、网络拓扑变化迅速、车辆节点进出频繁以及车辆节点因紧急情况可能发生大量聚集等特点,使得基于拓扑的路由协议性能大大降低,而城市环境下,VANET中节点的移动轨迹受道路布局限制,并且通过GPS以及电子地图等可以很方便地获得车辆的位置和速度等信息,所以使得基于地理位置的路由协议更适合VANET。本文将重点介绍VANET中一种城市环境下的地理路由协议——RBVT-·R(reactive mode of road-based using vehiculartraffic muting),并针对该协议在路由建立及分组转发模式上的缺陷提出改进策略,以提升RBVT-R协议在分组交付率和端到端平均时延等方面的性能,改进后的路由协议称为IRBVT-R(improved RBVT-R)协议。1现有RBVT-R协议存在的缺陷RBVT-R协议是一种城市环境下基于实时路况信息的反应式地理路由协议。该路由协议包括路由建立和分组转发两个阶段。在路由建立阶段,源节点向目的节点发送RD(route discovery)分组,该RD分组会将所有经过的道路交叉口的信息依次加入分组的头部,目的节点收到RD分组后会按照该RD分组头部的路口序列信息原路返回一个RR(route reply)分组,当RR分组到达源节点时,路由建立成功。当路由成功建立之后,就开始分组转发阶段,此时数据分组在各路口间采用改进的地理路由机制转发分组,即每次分组转发节点都选择其传输范围内距离下一个目标路口最近的节点进行转发。但是,RBVT-R协议存在如下一些不足:·在路由建立过程中没有考虑道路车辆密度对分组传输的影响,使得建立的路由稳定性不高;·在分组传输阶段,没有考虑车辆行驶方向和数据分组的转发方向的关系,可能会导致分组在同一路段上反复传输,增加分组传输的时延。2 IRBTT-R协议对原协议的改进针对RBVT-R协议中存在的问题,在IRBVT-R协议中提出了一种改进算法,该算法包括两个部分,分别是对路由建立过程的改进和对数据分组转发过程的改进。2.1路由建立过程的改进RBVT-R协议的路由建立过程包括两个阶段:路由发现、路由回复。在路由发现过程中RD分组采用改进的洪泛机制向目的节点传播,即各中间节点在收到RD分组后会等待一段时间再决定是否转发该分组,但是该机制没有考虑到道路车辆密度对路由稳定性的影响,因此,在IRBVT-R协议的改进算法中提出了一种逐段式道路车辆密度自主估算方法,并将估算出的道路车辆密度用于改善RBVT-R路由发现过程中的洪泛机制,即在计算RD分组的等待转发函数时,将道路车辆密度作为参数加到该等待函数中。逐段式道路车辆密度自主估算方法的原理是:根据当前的分组转发节点和下一跳转发节点的邻居节点的数量以及它们的距离估算这两个节点所在区域一跳范围内的路段的车辆密度。2.2分组转发过程的改进RBVT-R协议在分组转发过程中会出现数据分组在同一路段反复传输的问题,针对这一缺陷,在IRBVT-R协议的改进算法中提出了一种基于方向和位置预测的分组转发方法。该方法首先根据车辆节点的行驶方向与分组转发方向的关系计算当前分组转发节点通信范围内的各节点的链路有效持续时间,然后根据各车辆节点的位置信息计算其到下一个路口的距离,再根据链路有效持续时间和到下一个路口的距离计算各节点的转发优先权值,最后当前的分组转发节点选择转发优先权值最大的节点作为下一跳转发节点转发数据分组。3结束语VANET是由车辆节点组成的Ad Hoc网络。VANET协议的最大挑战在于车辆节点的移动导致网络拓扑的频繁变化以及城市环境下节点的移动受道路布局的限制导致节点分布不均匀。本文在现有的RBVT-R协议的基础上,提出了一种改进的IRBVT-R协议,该协议在路由建立阶段考虑了道路的车辆密度对路由稳定性的影响,并且在分组转发价段还考虑了车辆行驶方向与分组转发方向的关系,降低了分组在同一路段重复传输的概率,最后实验验证了不同车辆节点数时两个协议的分组交付率和端到端平均时延,结果表明IRBVT-R协议能有效提高分组的交付率并降低端到端平均时延。
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