車聯(lián)網中的路由技術研究.pdf

1、車聯(lián)網將先進的通信技術應用于交通系統(tǒng)，利用車車、車路、路路通信，為用戶提供了安全、便利和娛樂等多類型服務，因而受到各界的廣泛關注、推動了智能交通系統(tǒng)的快速發(fā)展。在車聯(lián)網眾多技術中，路由技術負責為分組尋找從源節(jié)點到目的節(jié)點的傳輸路徑，對車聯(lián)網性能有著重要影響。當前車聯(lián)網中使用最廣泛的是地理路由技術。這種技術利用GPS、hello算法和地理位置服務系統(tǒng)分別收集本節(jié)點、鄰節(jié)點和目的節(jié)點的位置信息，并基于本地存儲的節(jié)點位置信息進行獨立的路由判決

2、。地理路由不需要路由的建立和維護過程，因而更適用于高動態(tài)的車聯(lián)網環(huán)境。
　　然而，當前車聯(lián)網中的地理路由技術多是針對二維平面場景設計。但實際的車聯(lián)網環(huán)境包括了橋梁、隧道等三維場景。三維場景的存在造成車聯(lián)網中節(jié)點分布由平面轉為多層分布結構；三維場景對無線信號的遮擋影響了節(jié)點的無線傳輸范圍和通信模型；三維場景的特殊層次結構導致現(xiàn)有車聯(lián)網中面向二維平面場景設計的移動模型、系統(tǒng)模型均不再適用。節(jié)點分布、傳輸范圍、移動模型和系統(tǒng)模型的變化，

3、直接導致車聯(lián)網中現(xiàn)有地理路由技術在三維環(huán)境下性能下降。
　　針對這一問題，本文以車聯(lián)網中地理路由技術為核心、以三維場景為關注點，首先提取并分析車聯(lián)網中的典型場景及相關特征，建立車聯(lián)網三維場景基本分析模型；在此基礎上，針對鄰節(jié)點位置獲取精度和開銷的折中問題，分析并設計自適應的hello算法；在車聯(lián)網的典型場景中，利用隨機分析方法研究現(xiàn)有地理路由技術的性能；基于分析結論，提出面向三維場景的地理路由解決方案。本文的主要研究和貢獻包含以下

4、四個方向：
　?。?）車聯(lián)網三維場景的分析模型方向。針對現(xiàn)有模型不適用于車聯(lián)網三維場景的問題，分析、提取車聯(lián)網基本場景特征，在此基礎上建立車聯(lián)網三維場景基本分析模型。特別地，利用隨機分析方法，推導出道路寬度特征對車聯(lián)網路由性能的影響，并給出其可忽略門限，從而建立基本道路模型；利用戶外傳輸實驗，揭示三維場景中道路層特征對無線傳輸范圍的影響及其嚴重性，從而建立基本通信模型；基于VanetMobiSim平臺設計并搭建車聯(lián)網面向三維場景的

5、事故驅動移動模型。
　　（2）車聯(lián)網中鄰節(jié)點位置發(fā)現(xiàn)方向。針對現(xiàn)有hello算法在高動態(tài)的車聯(lián)網環(huán)境下不能自適應的調整鄰節(jié)點列表精確性和開銷間的折中問題，利用隨機分析手段，推導影響鄰節(jié)點列表精確性的關鍵因素（即hello消息的發(fā)送間隔和超時時間）與本地鄰節(jié)點列表變化率的關系表達式；基于推導結果，提出基于本地鄰節(jié)點信息的自適應hello方法，利用已獲取的信息（即本地鄰節(jié)點列表的變化率），自適應地調整本節(jié)點的hello發(fā)送間隔和超時時

6、間，以適應網絡的動態(tài)變化；利用NS-2.34網絡仿真平臺仿真實現(xiàn)所提出的hello算法和三個對比算法，結果證明所提hello算法對鄰節(jié)點列表精確性和開銷間的處理更適用于車聯(lián)網環(huán)境。
　?。?）車聯(lián)網三維場景現(xiàn)有地理路由性能分析方向?；谒岢龅能嚶?lián)網基本場景，即二維單車道、二維多車道和三維多車道場景，利用更新理論和所建立的基本分析模型分析現(xiàn)有地理路由性能；證明地理路由的多跳步進長度間的相關性，并給出多跳路由步進長度間可近似獨立無關

7、的充分條件；基于證明結論，計算地理路由在三種基本場景下的路由長度相關的度量參數(shù)；討論三維場景對地理路由影響，并給出設計建議。
　?。?）面向車聯(lián)網三維場景的地理路由技術設計方向。針對現(xiàn)有地理路由技術在三維場景中跳數(shù)增大、投遞率降低的問題，基于更新理論分析現(xiàn)有路由性能下降原因，基于此提出面向三維場景的地理路由技術。特殊地，設計新的網絡連通性評估方法以應對三維場景中交叉路口路由問題；設計貪婪機會轉發(fā)策略，通過提高同層鄰節(jié)點的轉發(fā)概率以