论文部分内容阅读
由于对车载通信的高需求,车载自组织网络(Vehicle Ad hoc Networks,VANET)已经成为智能交通系统(Intelligent Transport System,ITS)中一项前景广阔的技术。VANET通过提供V2V(Vehicle to Vehicle Communications)和V2I(Vehicle to Infrastructure Communications)来满足车载网络的通信需求。然而VANET具有其独特的网络特点——节点的高速移动造成网络拓扑频繁变化以及不可靠的信道质量,这些网络特点带来了许多具有挑战性的路由设计问题,例如路况感知,信道质量保证,基础设施利用等。在本文中,我们提出了GeoTAR,一种基于电子地图和路况感知的路由协议。GeoTAR的主要贡献如下:(1)在GeoTAR中,我们引入电子地图来辅助路由决策。与之前的研究工作不同的是,我们通过引入Geohash编码方法将地图网格化,设置了多个精度级别来进行路况信息的收集和数据包的转发。在GeoTAR中,节点的位置信息不再通过二维的经纬度表示,而改用一维的Geohash编码表示,不仅降低beacon包的传输开销,便于节点和道路网格的匹配,同时也简化了节点间的距离计算。(2)通过Geohash将道路网格化,将每个节点与道路网格相匹配,我们可以通过路况收集控制包周期性去收集邻近路段上的节点分布,在路口处用统计方式计算出相应路段上的路况评价。在有数据包需要转发的时候,利用这些动态收集的局部路况信息来进行路由路径规划。为了利用路侧节点的信道资源提升网络吞吐量,我们将路侧节点的分布反映到电子地图中,在分布有路侧节点的路口之间设置虚拟路段,通过手动设置虚拟路段的路况,使在进行路由路径计算的时候,优先考虑路侧节点之间的信道资源。(3)在链路通信质量控制方面,在路口处由于建筑物对无线传输的影响,单向链路问题普遍存在,因此在路口附近转发的时候,我们通过Geohash网格优先在路口处选择转发节点来避开建筑物的影响,而在路段上进行转发的时候,通过网格控制单跳的转发距离,保证链路通信质量。在NS-3中,我们先设计了简单场景的验证实验说明了优先选择路口节点转发可以缓解建筑物的影响,提升信道质量,并且用路况收集可以降低路由路径上链路断裂情形的出现几率。接着我们设计了更大规模的实验场景,通过和常见的路由协议的比较,说明了利用路口优先的受限转发和路侧节点的优质信道资源,GeoTAR具有更稳定的链路质量,相较其他的路由协议有更高的交付率和更低的延时,同时GeoTAR由于采用动态路况收集,使它在节点分布不均匀的场景中依然可以保持较高的数据包交付率。