车辆自组织网络链路动态性分析及其在路由设计中的应用

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1、车辆自组织网络链路动态性分析及其在路由设计中的应用TheanalysisoflinkdynamicsanditsapplicationinroutingdesigninVANETs领域：计算机技术作者姓名：张月指导教师：刘江副教授企业导师：韩双立高工天津大学计算机科学与技术学院二零一五年十二月摘要移动自组织网络（MobileAdhocNetworks,MANETs）是一种不依赖于固定基础设施的临时性自治网络，网络中各节点是由一组对等且具有收发装置的移动终端组成。车辆自组织网络（VehicularAdhoc

2、Networks,VANETs）是一种特殊的移动自组织网络，因其在智能交通领域有着广阔的应用前景，而不断成为科学研究热点。车辆自组织网络除了有移动自组织网络的基本特点，网络中的节点还具有自己的一些特性，如路形和路况限制、节点的高速移动等。车辆自组织网络中节点的高速移动对于链路的稳定性是一项很大的挑战，通信链路的稳定性是保证数据能够有效传输的前提，因此链路特性研究对于保持良好的通信、提升整个网络的性能有很重要意义。本文首先深入研究了VANETs的链路动态性，考察影响链路持续时间的因素。考虑实际车辆网络环境中

3、路宽和节点传输半径的限制定义了节点的有效传播覆盖范围，基于节点的有效传播覆盖范围建立了链路持续时间及链路持续时间分布的分析模型，推导出相应的理论表达式，并对分析结果进行了仿真验证。基于车辆自组织网络链路动态性分析的结果，本文对现有的移动自组织网络路由协议进行改进，提出适用于车辆自组织网络的路由算法。该算法以AODV（AdhocOn-demandDistanceVectorRouting）为基础，结合网络中平均链路持续时间参数设计路由算法。在路由寻路阶段，优先选取链路持续时间长的路径作为传输路径，减少路径频

4、繁断裂次数。在路由维护阶段，通过设置定时器，在达到链路持续时间之前开始路由寻路，寻找备份路由，使得数据能够可靠、稳定地传输。通过NS2仿真软件设计高速公路场景，在端到端延迟、报文投递率和网络吞吐率三个方面将基于链路持续时间路由算法和AODV算法进行了分析比较和评价。仿真结果表明，在端到端延迟、报文投递率和网络吞吐率三个方面，基于链路持续时间路由算法具有更好的性能。关键词：车辆自组织网络，链路动态性，建模，路由算法ABSTRACTVehicularAd-hocNetworks(VANETs)isaspeci

5、alkindofMobileAd-hocNetworks(MANETs),whichachievesvehicle-to-vehicleandvehicle-to-infrastructurecommunication.AsanimportantpartofIntelligenceTransportationSystem(ITS),VANETshaswideapplicationsinmanyfields,suchasvehicleinternetaccess,trafficaccidentearlywa

6、rning,vehicleautomateddriving,andattractsextensivefocusfromresearchers.InaddtiontothebasicfeaturesofMANETs,VANEThasitsowncharacteristics,suchasthewayoftheroadandthetrafficlimit,thespeedofnodes.Therapidmovingofnodeshasaninfluentialeffectonthestabilityofcom

7、municationlinkinVANETs.Asthestabilityofcommunicationlinkisthepremisetoguaranteetheeffectivetransmissionofdatabetweennodes,sotheresearchoflinkstabilityisofgreatimportancetodesigneffectivenetworkprotocolsandimprovetheperformanceofthenetwork.Thispaperfirstly

8、investigatedandstudiedlinkdynamicofVANETs.Byconsideringthelimitsofthewidthofroadinpracticalnetworkenvironmentandthetransmissionrangeofthemobilenode,effectivetransmissionrangewasdefinedandananalyticalmodeloflinklifet