基于车流信息的车载自组织网络路由协议*

车载自组织网络(VANET)具有高移动性和间歇连通性,而且拓扑变化频繁,特别是在事故或交通堵塞的时候,因此,采用了携带并转发的方式,即移动车辆携带数据直到遇见有可转发的车辆。与现有携带并转发的解决方法不同,本文采用分布式实时估计各路段延时的方法。基于对各路段延时的估计,车辆就能计算车低延时的路由路径,然后提出了分布式实时数据流统计辅助的路由协议(DRTAR)来转发数据。实验结果显示,提出的DRTAR协议性能优于其他算法。     

基于分布式实时机制的车载网络出行计划算法*

提出了一种基于分布式实时交通统计的机制,每辆汽车能够分布式地实时获取各路段的汽车通行时间,这样汽车就能够根据这些信息计算出行计划。仿真结果显示该方法对各路段交通情况评估具有有效性和信息扩散的实时性。     

延迟评估的车载自组织网络数据传输协议

车载自组织网络(VANET)作为一种新的自组织网络,可以极大提高驾驶安全性和交通运输的效率。由于车辆行驶导致的快速拓扑变化,使得设计高效的数据传输协议在车载自组织网络研究中成为挑战。分析了车辆自组织网络的特征,在道路统计信息的基础上,依据不同车辆的行驶方向,提出了一种新的基于延迟评估的车载自组织网络数据传输协议(DEF)。模拟实验证明提出的协议比现有协议具有更低的平均传输延迟。     

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.     

车载自组织网络中基于停车骨干网络的数据传输

车载自组织网络(vehicular ad hoc networks,简称VANETs)具有网络间歇连通、节点高速移动及动态的网络拓扑结构等特性,如何有效地实现车辆间的数据传输,成为VANETs的重大挑战.现有研究工作基于历史交通流量或历史延迟预测路段当前交通状况的方法并不可靠.此外,要实现高效的数据路由传输,配置大量路边基础设施节点(deploying roadside unit,简称RSU)是一种可行方案,但通常需要额外开销.基于城市区域长时间拥有大量地上停放车辆这一事实,提出了基于停车骨干网络的数据传输策略PBBD(parking backbone based data delivery),不需要配置任何地面基础设施,而是把地面的停放车辆组成一个虚拟的停车覆盖网络,通过该停车覆盖网实现数据的传输.为此,首先,对于每一条道路,把路边和非路边停放车辆组成一个尽可能长的停车簇,并基于这些停车簇组织城市停车骨干网络.其次,设计基于停车覆盖网络的全新数据传输算法来实现车辆间的有效数据传输.基于真实城市地图和交通数据的模拟实验结果表明,与现有的几种数据传输算法相比,PBBD能够以较低的网络传输开销和较小的传输延迟获得较高的数据传输成功率.     

基于道路分段的车载自组织网络路由协议

针对城市车载自组织网络中由于车辆运行速度快、网络拓扑结构变化频繁导致的路由链路不稳定问题,提出一种基于道路分段的车载路由协议RSRP。考虑交通灯对车辆速度和空间分布的影响,对不同区域的道路进行分段,选择路段上骨干节点,建立稳定的道路骨干网。在交叉路口选择桥节点,连接相邻路段上的骨干节点,获取路段上传输包所产生的延迟,并更新路段上的网络拓扑信息,通过桥节点获取的车辆状态信息,对路段分配相应权重,并选择最低权重所对应的路段作为路由路径,进而提高数据包传输的投递率,减小端到端时延。在NS2实验仿真平台下模拟真实的城市道路与车辆交通场景,结果表明,与GPSR、GyTAR等路由协议相比,RSRP协议能更好地适用于城市道路场景。     

基于本地信任系统的可靠动态源路由协议

移动Ad hoc 网自组织、移动性等特性为组网带来便利的同时也增加了路由管理的难度.针对现有可靠路由算法解决问题具有局限性以及获取链路评价信息低效等问题,在DSR(dynamic source routing)协议基础上提出了基于本地信任系统的可靠路由协议(reliable routing protocol based on local trust system,简称TR-DSR).TR-DSR 协议选择路由时,综合考虑路由上各节点和各链路的可靠信任度,并在路由建立过程中利用这些信息,在确保找到可靠路由的基础上降低寻路开销.同时,为了防止自私节点对信任系统评价正确性的影响,提出了基于GTFT(generous tit fortat)策略的激励节点推荐响应行为的DFR(decide forwarding recommendation)算法.仿真实验结果表明,在节点频繁移动和存在大量自私节点的网络中,该协议的性能优势明显,验证了TR-DSR 协议的可靠性.     

基于自组织网的分布式车辆定位终端的设计

通过对车辆自组织网络相关通信技术的研究,提出了一种分布式车辆定位终端的设计与实现方案,该定位终端基于ARM嵌入式设计,整合了802.11通信模块、GPS定位模块以及LCD图形显示模块,可实时获取车辆位置信息并定时广播给周围其他车.每辆车通过802.11通信模块接收其他车信息,在显示屏幕上显示出周围车辆的位置分布情况,并采用本文提出的基于邻居列表的广播消息按需转播算法决定对收到的其他车消息的转播.该终端经实际应用测试,可较好地实现所提出的功能,在安全驾驶方面具有较重要意义.     

无线传感器网络的安全认证协议研究

在对现有无线传感器网络公钥认证机制进行研究的基础上,提出了一种新的基于椭圆曲线公钥算法的部分分布式认证协议PDAP(partly distributed authentication protocol).在协议中,综合采用了门限秘密共享及证书合成的思想,将数字证书应用于无线传感器网络.同时,针对传感器节点计算能力、存储空间和能量有限的特点,对传统X.509证书的结构重新设计,通过重构的数字证书实现了节点的分布式认证.分析结果表明,该协议能够满足资源有限的无线传感器网络的安全性要求.     

基于主动网络的分布式P2P网络模型

分布式P2P网络Gnutella模型的对等机共享信息查询的搜索、定位路由协议仅使用"洪泛"算法,因此存在可扩展性问题.同时,由于其协议机制仅在应用层实现,缺乏对Intemet底层通信子网路由资源的利用,存在性能与效率不高的问题.为了解决上述问题,考察了Gnutella网络和Internet网络节点的拓扑分布规律,二者不仅均呈现幂规律(power law)和小世界(small world)特征,而且其幂系数t非常近似.提出了一个基于主动网络技术的分布式P2P网络(active distributed pee     

路口中继辅助车载自组织网络路由算法

车载自组织网络具有节点移动速度快、链路拓扑结构变化剧烈等特点,传统的城市道路环境车载自组织网络路由算法在路口经常会遇到局部最大化问题。根据城市道路环境的特点,利用路口的交通信号灯系统提供的空间支撑和供电条件,提出了路口中继辅助路由算法IRAR。该算法通过建立消息在道路上的转发时延统计模型,得到全局最优转发路径,并利用路口中继辅助路由设施解决路口局部最大化问题。另外,针对消息位于路口和道路的不同情况,分别设计路口转发模式和贪婪直路转发模式。最后,通过仿真实验将所设计的算法与典型算法进行对比。实验结果表明,所提出的路由算法实现了较高的投递成功率和较低的投递时延。     

城市车载网络中基于停放车辆辅助的数据分发

VANETs(vehicular ad hoc networks)具有节点高速移动、网络间歇性连通和拓扑高度动态变化等特点.要分发的数据很难被维持在目标区域的道路上,不能持续为行驶经过的车辆提供服务.鉴于城市区域道路两旁长时间拥有大量停放车辆这一事实,提出了VANETs中基于停放车辆辅助的数据分发策略PADD(parked-vehicle assisted data dissemination).PADD按照簇的结构对目标区域内的路边停放车辆进行管理,将要分发的数据从数据源路由到目标区域合适的停车簇,并采用订阅/发布机制在停车簇一跳范围内实现数据分发.理论分析证明了停放车辆辅助的有效性;基于真实城市地图和交通数据的模拟实验结果表明:与现有的几种数据分发算法相比,PADD能以较低的网络负载和较小的传输延迟获得较高的数据传输成功率.     

Real-time exploration of a multi-robot rescue system in disaster areas

A system procedure is proposed for a multi-robot rescue system that performs real-time exploration over disaster areas. Real-time exploration means that every robot exploring the area always has a communication path to human operators standing by at a base station and that the communication path is configured by ad hoc wireless networking. Real-time exploration is essential in multi-robot systems for USAR (urban search and rescue) because operators must communicate with every robot to support the victim detection process and ad hoc networking is suitable to configure a communication path among obstacles. The proposed system procedure consists of the autonomous classification of robots into search and relay types and behavior algorithms for each class of robot. Search robots explore the areas and relay robots act as relay terminals between search robots and the base station. The rule of the classification and the behavior algorithm refer to the forwarding table of each robot constructed for ad hoc networking. The table construction is based on DSDV (destination-sequenced distance vector) routing that informs each robot of its topological position in the network and other essentials. Computer simulations are executed with a specific exploration strategy of search robots. The results show that a multi-robot rescue system can perform real-time exploration with the proposed system procedure and reduce exploration time in comparison with the case where the proposed scheme is not adopted.     

车联网中传输调度与资源分配相结合的内容下载

车联网信道资源稀缺及车载节点间的间歇性短暂链接,给车载节点通过无线接入点(AP)接入互联网进行内容下载带来了巨大挑战.AP覆盖范围内的资源分配与Internet链接空洞区域的传输调度相互依赖,共同影响其下载性能,而现有文献往往将二者孤立开来分别进行研究.为了提高下载性能,将二者作为一个整体,从全局优化的角度研究内容下载的效率问题,并将其形式化为下载数据量最大的结合非冲突调度的资源分配问题.但是,在证明该问题是 NP-难的基础上,提出结合链接空洞区域的传输调度的资源分配近似算法(JAS)来解决该问题.该算法将整个链接空洞区域节点间链接的时空变化模型化为拓扑图序列,并基于此构建其传输冲突图序列,在 AP 通信覆盖区域基于图序列计算优化的资源分配节点集进行资源分配,以期达到扩展AP通信范围、填补Internet链接空洞的目的.模拟实验结果表明,JAS 算法与现有方法相比显著提高了文件下载量及传输的成功率.此外,还对影响内容下载性能的相关因素进行了分析.     

On-siteDriverID: A secure authentication scheme based on Spanish eID cards for vehicular ad hoc networks

Security in Vehicle Ad Hoc Networks (VANETs) has been a topic of interest since the origins of vehicular communications. Different approaches have been followed as new security threats have emerged in the last few years. The approach of conditional privacy has been widely used as it guarantees authentication among vehicles but not revealing their real identities. Although the real identity of a vehicle can be traced by the authorities, the process to do that is time consuming and typically involves several entities (for instance road authorities that request the identification, license plate records bodies, a judge to allow revealing the identity associated to a license plate…). Moreover, this process is always subsequent to the detection of a road situation that requires knowing the real vehicle identities. However, in vehicular scenarios, authorities would beneficiate from knowing the real drivers’ identity in advance. We propose in this paper On-SiteDriverID, a secure protocol and its application which allows authorities’ vehicles to obtain drivers’ real identities rapidly and on demand on VANET scenarios. Thus, authorities would be able to gather information about drivers and vehicles, allowing them to act in a safer and better manner in situations such as traffic control duties or emergencies. The obtained simulation results in real VANET scenarios based on real maps guarantee that in the 60%–70% of cases the proposed On-SiteDriverID successfully obtains the identity of the drivers.     

基于概率及退避等待的车辆安全消息广播机制

在车辆自组织网中,针对安全消息广播的有效覆盖及竞争冲突问题,本文提出了基于概率及退避等待的广播机制（VANET Broadcast Mechanism based on Probability and Backoff,VBM-PB）. 该机制隶属于接受者机制,其复杂度低并且具有完全分布式计算特性. VBM-PB将车辆的地理位置信息和节点负载结合,计算各节点潜在的转发概率;构造概率转发函数并设计自适应退避等待方案,减少网络中数据包冗余、降低节点间数据发送冲突并保障消息覆盖率;利用超时重传机制确保消息发送的可靠性. 仿真表明,VBM-PB与经典的几种广播机制相比,在数据包渗透速度、转发节点所占比例以及消息传输时延上均具有更好的性能.     

An adaptive and opportunistic broadcast protocol for vehicular ad hoc networks

A primary goal of broadcasting in vehicular ad hoc network (VANET) is to improve the road safety by transmitting alert messages to all surrounding vehicles as soon as possible. In this paper, we adopt the concept of opportunistic routing and propose a multiple candidate relays opportunistic broadcast (MCROB) protocol for VANET. The MCROB protocol is a sender-driven broadcast scheme independent of node density. The packet delivery ratio (PDR) is derived and an expected transmission speed (ETS) for the MCROB is proposed. A priority rule for selecting a proper candidate relay and an adaptive algorithm for forwarding timers of candidate relays are also presented in this paper. Simulations show that MCROB is adaptive to the rapid changing of network conditions. It keeps a low communication overhead introduced by the broadcast and increases the average transmission speed by around 40%.     

适用于VANET仿真的车辆合成运动模型

车载自组网(VANET)是移动Ad Hoc网络技术在交通领域的应用,已成为智能交通系统一项非常有前景的技术.准确反映节点运动方式的运动模型对于提高仿真实验准确性至关重要.首次利用了实际的卫星地图信息,在考虑实际道路环境特点基础上实现了新的节点运动模型--车辆合成运动模型,将该模型与随机路点模型和曼哈顿模型进行了对比,并在根据西安城区卫星地图构建的仿真场景中分别采用3种节点运动模型,利用QualNet仿真平台评估了不同节点运动模型对路由协议性能的影响.结果表明,节点运动模型对协议性能影响很大,分析认为合成运动模型更适合于VANET仿真研究.