基于地理位置的车载自组织网络路由协议的研究

由于车载自组织网络(Vehicular ad hoc networks)具有特殊的节点类型和信道特性,采用传统Ad hoc网络路由协议无法取得满意的性能。实现高速可靠的数据传输速率,需要研究新兴的路由算法。基于贪婪算法的地理位置辅助路由是目前VANET路由的主流思路。主要研究基于地理位置的路由协议,对GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing)协议进行改进,引入了向量的概念来改进GPSR路由协议的贪婪转发模式,即在选择下一跳节点时不仅要考虑到目的节点的距离,还要考虑城市环境中的十字路口节点,并增加了预测模式来预测车辆在十字路口的移动以提高路由协议的效率。     

城市环境下跨层VANET路由协议研究

车载自组织网络(VANET)单一分层结构路由协议考虑因素较少,导致分组投递率低、端到端时延较高。为此,考虑车辆位置、速度、路口密度、无线链路质量、MAC层误帧率等影响因素,提出一种应用于城市环境的基于位置信息的VANET跨层路由协议(MCLPR)。设计路口车辆节点选择算法提取无线链路质量和MAC层误帧率的跨层信息,采用层次分析法计算各影响因素的权重值,确定最佳转发路径。仿真结果表明,与AODV,DSDV等路由协议相比,MCLPR路由协议具有较高的分组投递率及较低的端到端时延,保证了数据传输的可靠性与高效性,适用于网络密度与负载较大、车辆移动速度较快的城市环境。     

基于双转发机制的车载自组织网络路由算法

在车载自组织网络(VANET)中,节点高速移动性与动态拓扑快速变化会引起控制开销大、链路不稳定等问题.利用节点的位置、运动速度等信息,提出一种基于双转发机制的VANET路由算法.在路由寻路阶段,运用方向转发、动态概率转发限制路由请求(RREQ)包的洪泛广播.在路由回溯阶段,运用链路预测机制,选择路径失效时间最大的路径作为传输路径.在路由维护阶段,设置定时器,在路径断裂前触发新的路由寻路,寻找新路径替换即将断裂的旧路径.实验结果表明,与链路时间预测-按需路由算法以及无线自组织网络按需距离向量路由算法相比,该算法在转发的RREQ包数量、平均端到端延迟、传输吞吐率及报文投递率方面的性能较好.     

GLFR：一种新的基于地理位置信息AdHoc网络路由算法

在经典的基于地理位置信息的Ad Hoc网络路由算法GPSR的基础上,为了提高数据分组成功传输率,提出了一种适用于无线网络的路由算法GLFR,该算法以RNG图作为无线网络的拓扑结构,利用节点中存储的邻节点位置信息和局部面上的节点位置信息实现了数据分组的转发,随着网络中节点数的增加以及节点移动性的增强,该路由算法具有良好的可扩展性和适应性.通过仿真可以看出GLFR算法在数据分组成功传输率方面具有良好的性能.     

移动边缘计算环境下基于改进GPSR的VANET路由算法

针对车辆自组织网络(VANET,vehicular ad-hoc network)中现有路由协议存在的路由选择错误、丢包率较高、服务质量低等问题,提出了移动边缘计算环境下,结合改进贪婪周边无状态路由(GPSR,greedy perimeter stateless routing)和自适应链路质量评估的VANET路由算法;首先,结合边缘计算构建了VANET通信模型,对其车辆位置和速度进行系统的理论分析;将边缘计算架构应用于VANET能够有效缓解计算量大、与车辆有限且不均的资源分布之间的矛盾;然后,提出了基于节点移动速度和节点间距离的改进GPSR协议,通过自适应链路稳定性和链路传递速率评估来选择合适的中继节点,动态更新链路;通过SUMO仿真平台对路由算法的性能进行评估,实验结果表明,相对于其他算法,所提算法受车辆密度、交通流以及车辆相对速度的影响较小,且提高了分组传送率(车辆数为300时传送率达到92%),减少端到端延迟(交通流为5时延迟降低到1.5 s),从而降低了通信开销。     

车载通信网中地理位置路由策略的改进方法

VANET是一种具有高度移动性的无线ad hoc网络,将在公共通信安全和商业运用中扮演重要角色。由于高速变化的拓扑结构和车辆的移动性,传统的MANET(mobile AD hoc network)路由协议无法完全解决车辆网络的这种特殊性问题。该文中,我们提出了基于位置路由的贪婪路由算法,即在传输距离有限范围内,把转发节点到朝着目标方向的边缘节点作为最适合下一跳来转发数据包。仿真结果表明,与现在的VANET路由协议相比,在数据包传输中端到端的传输时延大大减小。     

一种基于地理位置信息的Ad hoc网络路由算法*

在Ad hoc网络等无线网络中,GPSR是一种健壮的地理路由协议,但是当有较多的分组传递给同一个目的节点时,其周边转发模式产生的过多跳数的路由会成为一个突出问题。在此分析的基础上,提出了一个优化的路由算法——OGPSR路由算法。在第一个分组经历了与GPSR算法相同的周边转发模式传递后,该路由算法能够减少很大一部分路由的跳数。     

一种城市环境下的地理位置路由策略改进方法

在城市环境下的VANET应用场景中, 传统的基于地理位置信息的路由算法如GPSR等存在一些问题, 本文在此基础上提出一个改进的路由协议, 通过对车辆节点网络传输负荷以及所在路段方向等状态信息进行检测, 并将此作为路由转发选择依据. 新协议选择传输延时小并且路由健壮性较强的路径进行数据转发, 有效地提高了城市环境下的路由传递效率. NS2仿真结果表明新协议具有较好的性能.     

Ad Hoc网络中基于联系时空的预测转发模型

Ad Hoc网络中由于节点移动、计算限制等因素导致其拓扑结构多变,需要频繁重建路由,直接在原始拓扑上执行数据转发算法显得极其困难,影响分组转发可靠性和效率。利用社会网络和行为规律的知识,在构建连通子图的基础上,通过分析、预测节点联系的时间、联系时间间隔和空间位置等方法,构建了一个联系时空的预测转发模型。通过仿真实验对该模型进行验证,结果表明:该模型能有效地预测并建立转发路由,在分组转发成功率、端到端平均时延以及平均路由开销等性能上较现有模型有较大的提升。     

无人机自组网中基于邻节点筛选的GPSR协议

在无人机自组网中,针对贪婪周边无状态路由(GPSR)协议中邻节点位置不准确及数据转发效率低下的问题,提出一种基于邻节点筛选的GPSR(GPSR-NS)协议。GPSR-NS协议采用失效节点筛选机制,预测邻节点当前时刻的位置,剔除已失效的邻节点,降低失效节点的数据转发概率,同时利用空洞节点筛选机制,剔除下一跳可能成为空洞的邻节点,提前避免数据转发到空洞节点处,从而建立更加稳定可靠的通信网络。仿真结果表明,与GPSR协议和MP-GPSR协议相比,GPSR-NS协议的平均端到端时延和路由开销降低了56.79%、21.94%和50.67%、38.81%,网络吞吐量提高了147.86%、102.12%。     

改进的基于地理位置的可靠车载网络路由协议

提出了一种新的基于地理位置信息的车载网络路由协议——GDGP。GDGP是一种包转发机制,在进行包转发时将贪婪转发与方向转发相结合,通过两个独立的消息交互机制,更新各个节点上存储的目的节点的位置信息,以确保各个节点上记录的目的节点的位置信息的一致性,进而保证路由算法的可靠性。利用NS-2仿真平台,采取接近现实车辆运动情况的节点运动模式进行实验,和已有的GPSR路由协议进行比较。仿真结果表明,改进的路由协议在城市场景中有较好的性能。     

基于PC辅助机制的高效VANET路由协议

针对车载自组网络(VANET)中传统的被动聚类(PC)机制没有考虑车辆特性和链路质量而导致分组投递率非常低的问题,提出一种基于被动聚类辅助机制的高效VANET路由协议。首先,选择合适的节点作为簇首节点或网关,在路由发现阶段转发路由请求包;然后,通过采用一种基于节点度数、预期传输计数和链路生存周期的多度量选择策略评估节点的适合性;最后,当发现一个路由时目标节点回复路由请求包到源节点,并通过该路由路径的数据确认是否传输成功。针对路径发现率、网络吞吐量、路径生存期、分组投递率及加权因素影响的仿真实验验证了所提路由协议的可靠性及高效性。仿真结果表明,相比传统的PC机制,所提路由协议不仅提高了路由发现成功率,还明显提高了分组投递率和网络吞吐量。     

基于位置矢量的GPSR改进协议

为解决由车辆移动引起目的节点发生位置移动的相关问题,通过研究位置服务和包转发策略来详细分析贪婪周边无状态无线路由(GPSR)协议,在高速公路场景下,提出了基于位置矢量计算和数据包冗余处理的多点转发改进策略。仿真实验结果表明,该协议能有效地减小路由开销,提高数据分组投递率。     

基于路径探索的车载自组网贪婪路由算法

为了提高城市中车辆间信息的传输效率，实现车辆间的信息共享，针对目前车载自组网（VANET）中基于地理位置转发的多跳单播路由算法没有考虑城市场景的特殊性，不能很好地适应城市中车辆的高度动态性，使车辆之间的数据包可能在错误的路径上传播，造成丢包率较高、时延较长的问题，提出了一种新的基于路径探索的贪婪路由算法。首先，以数据包传输时延为标准，运用人工蜂群算法对数字地图规划出的多条路由路径进行探索。其次，优化数据包在车辆之间的多跳转发方式。仿真结果表明，与贪婪周边无状态路由（GPSR）协议和最大持续时间最小角的GPSR（MM-GPSR）改进算法比较，在最好情况下，所提算法的数据包到达率分别提高了13.81%和9.64%，而该算法的数据包平均端到端时延分别降低了61.91%和27.28%。     

VANET环境下基于历史行为的消息路由方案

通过分析车用自组织网络(VANET)在道路交通领域中的应用现状,根据VANET的特点及其消息传输过程中面临的挑战,针对以往算法较难准确进行空间建模并较少考虑社会行为的规律性特征的问题,提出了一种基于车辆历史行为统计的消息路由方案——HBSR,具体分为计算车辆之间的连通性的节点连通算法,计算源节点和目的节点间可达时段数的拓扑重叠算法,选择消息转发路径的路径选择算法和丢包策略四部分。通过在ONE仿真平台上将其和一些典型的路由算法进行比较,实验证明HBSR方案能够更有效地在VANET中找到消息转发路径,在送达时延明显降低的同时交付率有显著提高,并且表现相对稳定。     

软件定义车联网的数据转发机制

针对现有车联网（VANET）中数据转发效率低的问题,提出了软件定义网络（SDN）的数据转发机制。首先,设计了软件定义车联网的分层次网络模型,该模型由局部控制器和车辆组成,实现控制与数据转发分离,具有可扩展性、独行性等特点;其次,设计了车辆路由转发机制,该机制采用动态规划和二分搜索的方法,以实现高效的数据转发;最后,通过仿真验证,对比无线自组网按需平面距离向量路由（AODV）、目的节点序列距离矢量路由（DSDV）、动态源路由（DSR）和最优链路状态路由（OLSR）算法,所提的数据转发机制在传递成功比上提高大约100%,而端到端延迟时间降低大约20%。实验结果表明,软件定义车联网的数据转发机制能够提高路由转发效率、减小延迟。     

软件定义车联网的数据转发策略和路由选择技术

针对目前车联网（VANET）数据转发效率低的问题,提出了软件定义网络（SDN）的数据转发策略和路由选择技术。首先,采用了软件定义车联网的分层控制结构,由局部控制器和全局控制器组成,实现数据转发和控制分离,可灵活控制数据转发的方向;然后,设计了单条路段的车辆路由机制,该机制预测车辆节点位置并采用贪心策略,实现数据的稳定传输;其次,设计了多个需求间的路段路由机制,该机制采用广度优先搜索（BFS）算法和边集相结合的方式,实现多个需求间路径不相交,缓解带宽瓶颈问题;最后,通过仿真验证,对比无线自组网按需平面距离向量（AODV）路由,所提出的数据转发策略和路由选择算法在数据分组接收率上提高40%以上,平均延迟时间降低60%左右。实验结果表明,软件定义车联网的数据转发策略和路由选择技术能够提高数据转发效率,减少平均收包延时。     

基于车载网络GPSR路由协议的改进

根据车载自组织网络节点移动速度快、网络拓扑变化频繁的特点,提出基于地理位置改进的车载网络路由协议SCGP。SCGP是一种将直路转发和十字路口转发相结合的新的转发策略,在直路中采用贪婪转发算法,当在十字路口时采用方向—速度转发机制,根据车辆的移动方向和速度,预测出车辆的位置,选择可靠的下一跳节点,进而保证路由选择的可靠性。在NS2仿真平台下,采用TIGER地理信息数据库,产生真实移动城区场景和接近现实车辆移动模型,并与GPSR路由协议进行比较。仿真表明SCGP路由协议有较好的性能。     

基于链路预测的VANET路由算法

在车载自组织网络(VANET)中,AODV路由算法存在控制开销大、路由发现和修复时间长等不足。为此,对AODV算法进行局部优化,提出一种改进的路由算法,利用节点位置、运动速度等信息预测链路失效时间。在路由发现阶段,将链路失效时间最大的路径作为传输路径;在路由维护阶段,设置定时器并提前触发路由寻路,减少路径搜寻时间。仿真结果表明,与AODV算法相比,该算法在数据包端到端延迟、传输吞吐率及报文投递率等方面性能较好。     

一种基于连接性的VANETs地理机会路由协议

针对车载自组织网络(VANETs)中道路拓扑的限制和车辆的高速移动导致VANETs路由协议面临频繁的连接中断问题而效率低下的问题,综合考虑车辆行驶轨迹和该轨迹上的车流分布信息,动态地选择转发机会最大、预期时延最小的节点作为下一跳,提出了基于道路连接性的地理机会路由协议(CGOP)。仿真结果显示,相比GeOpps和GPSR,提出的CGOP具有更低的平均端到端时延,更高的分组投递率,在连接频繁中断的VANETs中具有良好的鲁棒性。