综合邻居数目和距离的车载自组网广播协议的改进研究

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1、综合邻居数目和距离的车载自组网广播协议的改进研究第一章绪论1.1研究背景及意义随着汽车工业的蓬勃发展和人民生活水平的提高，汽车已经成为人们出行的主要工具之一。日益增多的汽车导致道路拥挤，交通事故频发，尤其是在大雾和雨雪等不利天气时，在十字路口，拐弯等遮挡视线的地方容易发生交通事故。目前交通事故已经成为世界第一害，全球每年超过120万人死于交通事故，由于各种交通事故造成的人身伤害或者残疾的人数超过2千万，车祸带来的直接经济损失也已经达到了世界国民生产总值的2%以上[1~3]。相关研究表明，如果驾驶员能够提前知道周围

2、的车辆信息和交通条件，并在事故或碰撞前发出警告，就能提前做出措施，避免发生交通事故。同时，人们对汽车的需求也不再限于出行了，更多的是信息化的需求，如交通信息服务，电子收费，紧急救援和多媒体服务等[4]。随着这些需求的提出，作为移动自组织网络（MobieAd-hocNetobileTrafficandDriving，GroupCooperativeDriving、美国的VII、美国马里兰州立大学的TrafficVie,ITS）的重要组成部分，车辆在车载网路或运输机构中广播信息，然后使用这些信息来确保安驾驶，流量畅通

3、[17]。在车载自组网通信系统中，为了实现车辆之间的通信或者和路边单元（RSUs）通信，车辆必须配备某种无线广播接口或车载单元（OBU）使得短距离无线adhoc网络能够形成[18]。车辆还要配备允许详细定位的硬件，如全球定位系统（GPS）或一个微分全球定位系统(DGPS)接收机。为了方便通信，固定的RSUs必须连接到骨干网络，而RSUs的数量和分布依赖于所使用的通信协议[19]。2.2广播协议概述在MA中，最简单的信息广播方式是泛洪广播（floodingbroadcasting）,任何节点在接收到新的广播信息后，

4、向传输范围内的所有邻居节点再次广播该信息，虽然这种方式尽可能的保证广播协议信息能够发送到网络中的每个节点，但存在如下问题[5]：第一，由于无线传播是全方向的，新号范围内的每个节点可能收到多个内容相同的广播信息，从而产生大量的信息冗余，形成广播风暴（broadcaststorm）；第二，由于无线信道共享，节点之间存在严重的信道争抢和包碰撞；第三，由于大量隐藏节点的存在，广播信息的可靠分发很难保证。因此，怎样抑制过多冗余信息，并协调节点间的有序竞争，是设计一个有效广播协议的基本要求。针对这些要求，很多研究机构和学者们

5、从不同角度提出了自己的广播协议。传播交通信息在VA中是一个关键问题，然而在VA中要用广播的方式传播数据[26]。交通信息注重公共利益，不仅仅是针对个体，因此，传播交通信息使用广播方案更合适。广播方案的优点是一辆车不需要目的地址和到一个特定的目的地的路由。因此它降低了车载网络中路由发现、地址解析和拓扑管理等应用的难度[27]。在过去的十几年里，大量的基于VA的广播协议被提出。根据数据包在网路中的传输策略，通常可以划分为2大类[28]：单跳广播和多跳广播。第三章仿真环境及相关技术......133.1OP仿真软件介绍

6、.........133.2TDMA技术..........153.3本章小结.......17第四章基于TDMA的提高邻居列表准确率方法..........184.1邻居列表概述及重要性.......184.2提高邻居列表准确率的方法简介.......184.3仿真评估冲突对邻居列表准确率的影响...........194.4基于TDMA的提高邻居列表准确率方法设计....224.5本章小结.......29第五章基于邻居数目和距离的高效广播协议........305.1车载网络广播协议.......305.2

7、转发节点选择度量.......315.3基于距离和邻居数目的广播协议.......365.4本章小结.......38第六章OP仿真与结果分析6.1OP仿真实现OP网络模型主要是用来设计算法中的网络拓扑结构。在本试验中，车载网络场景有直行道路场景和交叉路口场景。因此，本文使用OP仿真的网络模型有2种，一种是由1000个节点构成的10000米长度的直行道路场景（部分截图见下图6-1），另一种是由675个节点构成的交叉路口场景：在1250m*1000m矩形区域范围内，含有九个交叉路口（部分截图见图6-2），其中三条东

8、西方向的道路和三条南北方向的道路相交，每两条同向的道路相隔400~700m左右。图6-1是仿真直行道路场景网络模型部分截图，每个移动节点代表一辆车，白色的线是车辆的移动轨迹。车辆的轨迹方向相同或者相反，形成一条带状的高速公路。其中node_1是群组配置节点，群组配置节点是用来排除从节点本身发出的包。固定节点node_0代表路边单元，用来分配和管理时隙。图6-2是仿真交叉路