车载自组网可靠单播路由协议研究

车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Networks, VANETs)可以看作是一种特殊形式的移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Networks, MANETs)，其主要目标是利用汽车节点构建一个自组织的、部署方便、费用低廉、架构开放的车辆间通信网络，以实现事故预警、辅助驾驶、道路交通信息查询和Internet接入服务等应用。与传统的移动自组织网络相比，车载自组织网络具有节点移动快速、拓扑变化频繁、移动轨迹可预测、资源限制低、对端对端的传输时延要求更高等特点。这给车载自组织网络中的路由协议的设计带来了巨大的挑战。本文研究了现有的主要车载自组织网络单播路由协议，阐述了其核心思想并对基于地理位置的单播路由协议进行了比较。针对车载自组织网络的特点，提出了一种适用于城市环境的基于移动预测的可靠单播路由协议，同时考虑到获取位置信息一般存在一定的定位误差，研究了定位误差对基于地理位置的路由算法的影响。本文主要研究内容和工作成果如下：首先，提出了一种适用于城市环境的基于移动预测的可靠单播路由协议。目前提出的一些适用于城市环境的路由算法往往借助电子地图和目的节点的位置信息，使用最短路径算法得出一条最优路径，但没有考虑到网络的实时连通性，并且在分组转发时，不能保证数据包转发的可靠性。针对这个情况，本文提出了一种适用于城市环境的基于移动预测的可靠单播路由协议。新算法首先根据车辆的位置和速度矢量信息来预测整条路径的维持时间以及时更新路径信息，同时采用跨层处理的机制，即将MAC层的链路信息作为下一跳转发的邻居节点信息，这样既实时考虑到了源节点到目的节点之间的网络连通性，同时保证了不会由于存储了过时的邻居节点信息而造成转发的中断，从而提高了数据分组的投递成功率。仿真结果表明，新算法能较好地适应网络拓扑变化非常快的车载网络环境。其次，研究了定位误差对基于地理位置的路由算法的影响。本文先从理论的角度，对路由算法可能受到定位误差的影响进行了分析，接着从引入现实因素和不同定位误差两个角度对路由算法进行了仿真。仿真结果表明，定位误差会带来很大的数据开销，而对数据分组的投递率影响不大。最后针对如何减小定位误差对路由算法的影响，本文从三个方面提出了一些解决措施。