基于街道属性的车载自组织网络路由协议研究

【摘要】车载自组织网络中分布式网络应用的发展迫切需求高效路由策略的支持,尤其是单点到单点的单播和单点到多点的广播。而车辆节点的高速移动和受限于街道的分布特征导致全网拓扑的频繁变化和车辆节点不平均的分布。传统移动自组织网络中以节点和拓扑为中心的路由策略无法满足高度动态的车载自组织网络中单播和广播的路由需求。车辆节点的分布和移动受限于街道,全网拓扑最基本的单位也是街道,因此,街道路由属性的分析与使用是优化车载自组织网络路由性能的核心因素。在单播路由策略中,以街道为单位的路由策略更加适应车载自组织网络的特征。在已有的研究中考虑街道长度、车辆密度、连通性等特征作为街道的路由属性,忽略了街道中节点的高速移动性、共享无线信道中的竞争干扰以及已有数据流量的影响,不能准确的反应街道的路由属性。在广播中继选择中,拓扑的频繁变化和车载广播信道中的不可靠性导致车载网络中的广播中继存在不确定性。已有的研究考虑多跳的拓扑信息或者过分依赖接收方的被动决策,在动态性的车载网络场景中存在额外的时延,无法满足高效广播中继选择的需求。因此,本文在分析考虑街道路由属性的基础上,设计了车载自组织网络中高效的单播和广播路由协议：(1)车载自组织网络中单播路由的基本问题是以街道为单位的路由路径选择,街道路径的选择取决于街道路由属性的分析。车载自组织网络中街道的路由属性随着时间和地点的不同而变化,路由协议需要适应不同的网络场景。本文从精确分析街道内路由属性的研究角度出发,将街道中的车辆节点和节点之间的无线通信信道抽象为街道微拓扑。街道微拓扑是报文路由路径和全局拓扑的基本组成部分。考虑车辆的移动性、共享无线信道的接入竞争和已有数据流量的影响,本文形式化地抽象街道内中继选择策略,分析微拓扑中端到端的成功投递率和投递时延等路由性能,精确地反映了街道的路由属性。基于街道微拓扑的性能分析,本文设计了结合全局静态地理指引和局部动态性能优化的单播路由策略RPMT。(2)车载自组织网络中多跳广播的基本问题是广播中继节点的选择。本文首先结合主动指定和被动决策设计高效广播框架BPD。针对BPD中期望再广播节点的选择,本文考虑街道内的静态广播属性作为全局引导,动态广播属性作为局部优化,预估选择广播方向中某一个邻居节点作为期望再广播节点时的多跳广播性能。针对多跳广播中覆盖时问和覆盖效率的优化,本文分析并提出了多跳广播期望剩余时延和期望再广播效率两个度量,以及对应的广播协议BPD-D与BPD-Ec为了评估街道内的多跳广播性能,本文实现了多跳广播性能的理论分析并用于数值模拟的性能评测中。
【作者】陈开恒；
【导师】张信明；
【作者基本信息】中国科学技术大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】车载自组织网络；动态性；街道路由路径；街道微拓扑；期望再广播节点；

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