一种多接口多信道VANET动态信道分配算法研究

为了合理地实现多接口多信道车载自组织网络（VANET）车辆节点间通信信道的动态分配,提出了一种基于通信双方车辆节点信道切换队列的动态信道分配算法。定义了车辆节点的射频接口状态,给出了信道的性能因子以及信道切换队列的生成方法,通过综合考虑通信双方车辆节点的射频接口状态和信道切换队列,快速自主地建立通信链路,从而解决了信道公平接入和分配不合理的问题。通过软件仿真比较可以看出,该算法实现了信道的动态分配,减小了平均端到端时延,增加了网络平均吞吐量,显著提高了多接口多信道VANET的网络性能。     

车载自组网无证书条件隐私保护认证方案

车载自组网（VANET）在共享交通数据、提升行车效率、减少交通事故等方面具有明显优势,对智能交通系统的构建至关重要。与此同时,车与车之间、车与基础设施之间的安全通信,车辆的隐私保护（如身份隐私、位置隐私）,交通消息的高效认证等问题亟待解决。为了实现安全性和效率的平衡,首先,分析并证明最近提出的方案——条件隐私保护无证书聚合签名方案（CPP-CLAS）不能抵抗公钥替换攻击;其次,在此基础上提出一种新型VANET无证书条件隐私保护认证方案,方案中的车辆在申请部分私钥时不依赖安全信道,并采用聚合认证和批量认证技术批量验证签名;最后,在随机预言机模型下证明了所提方案具有不可伪造性。性能分析表明,与同类型方案相比,所提方案在没有增加验证开销的基础上,将签名阶段的计算效率至少提升了66.76%,通信带宽需求至少降低了16.67%,验证了该方案更加适用于资源受限的VANET。     

一种软件定义车载自组织网络的QoS路由算法

车载自组织网络（VANET）是由移动车辆节点组成的移动自组织网络（MANET）,其不依赖基础设施即可建立通信链路实现通信。由于车辆的高机动性和无线通信资源的限制,VANET难以保障车辆业务的服务质量（QoS）。针对该问题,引入软件定义网络（SDN）,提出一种适用于软件定义车载自组织网络（SDN-VANET）的多约束QoS路由算法。利用SDN控制转发分离的优势保障各业务的QoS,SDN控制器会根据车辆业务的截止日期对业务实现顺序调度,并基于蛙跳算法设计自适应中继节点选择算法（AH-SFLA）,SDN控制器根据QoS指标和全局拓扑信息计算数据在传输链路上的适度值,以此为基准搜索优化路径。在此基础上设置备选链路机制和QoS资源消耗阈值共同实现路由维护,减少网络故障发生的概率。联合Mininet-wifi和SUMO搭建SDN-VANET环境,并将AH-SFLA路由算法与IGA、IICSFLA进行对比验证分析。实验结果表明,与IGA和IICSFL相比,AH-SFLA在平均端到端延迟指标上分别提高了57.74%和46.6%,丢包率平均降低了29.9%和18.6%,标准化路由开销提升了36.93%和27.2%,能有效保证VANET中的QoS。     

基于实时道路信息感知的VANET路由算法

为降低车辆自组织网络VANET(vehicle ad hoc network)数据传输中的丢包率和数据延迟,提出一种基于分段机制改进的地理路由算法RSAR(real-time segment aware routing)。通过将道路状态量化为道路车辆密度、网络连通性、通信负载等参数进行路由规划,设计网络有效期机制,控制路由更新的频率。实验结果表明,RASR较公开的地理路由算法在VANET城市环境中有更好的表现。     

VANET中流调度与路径选择联合优化的传输策略

由于车辆节点与路边设施的强大存储与计算能力、良好的无线通信能力以及不间断的能量供应，车载自组网（vehicular ad-hoc network，简称VANET）可检测车辆行驶环境的变化，评测危险路况并预警，如前方事故现场预警、交叉路口防碰撞预警等，预估司机的反应时间，为安全驾驶及驾驶体验提供技术支持.但VANET中，数据传输面临无线信道质量不稳定、网络拓扑瞬息万变、无线链路寿命短、带宽受限、通信负载量大等多重挑战.因此，如何将数据及时而可靠地传输到"城市大脑"，已成为一个研究热点.考虑存储成本、丢包惩罚与传输奖励，首先提出了面向VANET的混合流调度策略，为不同优先级的数据流分配传输资源；结合链路状况，接着提出了VANET中混合流调度与路径选择联合优化的数据传输策略，满足了强实时数据流对传输时延的需求，同时提高了弱实时数据流的传输可靠性.大量的仿真实验与性能分析表明，这些策略能够为VANET中数据传输提供QoS保障.     

面向VANET可靠广播的协同背驮算法研究*

道路信号干扰造成的非可靠链路使得车载自组织网络Vehicular Ad-hoc Network (VANET) 中的广播消息频繁发生数据丢包。由于广播消息中包含与车辆安全相关的信息,任何数据丢包都可能对车辆的安全驾驶造成严重影响。为增强车辆之间信息交互的可靠性,提出了一种贪心背驮算法(Greedy Piggyback Algorithm, GPA)。允许所有车辆在发送自身丢包请求的同时,从接收缓存中选取若干消息进行背驮式附带广播,对其他车辆的数据丢包进行合作恢复。针对由非对称信道引起的车辆信息孤岛问题,在贪心背驮算法的基础上提出了一种基于策略学习的交互背驮算法(Mutual Learning and Piggybacking Algorithm, MLPA),通过车辆之间背驮策略的交互、学习以提高VANET中消息广播的可靠性。仿真结果表明,GPA和MLPA不仅将车辆广播中数据接收的可靠度分别提高到0.85和0.95,还能获得较低的网络负载和较短的传输延迟。     

车辆自组织网仿真研究*

由于车辆自组织网络（vehicular Ad hoc networks,VANETs）的网络节点移动速度快、网络拓扑变化频繁、节点移动要遵循道路规则等特性, 现阶段对VENET的研究主要基于模拟仿真。VANET仿真研究包括车辆移动模型的构建和无线网络的仿真,其中车辆移动模型的真实性是评价VANET网络仿真结果是否可靠的关键因素。概述了车辆移动模型的分类, 提出了车辆移动模型构建的基本框架, 介绍了文献中比较流行的车辆移动模型和网络仿真器, 详细讨论了现有的VANET综合仿真软件以及VANET应用仿真研究, 最后对VANET仿真的未来发展提出展望。     

VANET中基于WSN节点感知的高效路由协议设计方案

在车载自组网(VANET)中,当网络密度较低时,VANETs不能保证及时发现危险的路况或保持通信连通性,这可能对驾驶安全构成风险。为解决该问题,提出一种VANET中基于WSN节点感知的高效路由协议设计方案。该方案将VANET和WSN相结合,使用WSN节点沿着路边部署,以感知道路状况,并向车辆传递关于危险状况的信息,忽略VANET的密度和连通性。同时根据VANET中常用的被动式带宽估算方法,提出一种基于CORNER传播模型的带宽评估策略,实现链路可用带宽和信道容量的准确估计。仿真结果表明,该路由协议可以减少端到端延迟和能耗,合理地利用有限的网络带宽资源,减少丢包率。     

基于SVM的VANET黑洞攻击检测方法

车载自组网（ VANET）在遭受黑洞攻击时会丢失数据分组,影响网络正常通信。提出了针对黑洞攻击的特征向量选择方法,建立了正常情况和黑洞攻击情况下的车队仿真模型,并采用支持向量机（ SVM）的方法对VANET进行黑洞入侵检测。仿真结果表明：对于非源、目的节点以及攻击节点,采用该检测方法时都能够保持较高的检测率和较低的误检率,达到了基于单个节点通信数据判断当前 VANET是否遭受黑洞攻击的较好效果。     

基于复杂网络的车载自组织网络抗毁性分析

针对车载自组织网络（VANET）的抗毁性问题,分析了其在随意攻击和蓄意攻击下网络的抗毁性特征。首先,提出以最大连通度、连通分支平均规模、临界点移除比例及网络效率为评价指标的VANET拓扑抗毁性参数;然后,基于带有车辆换道功能的智能驾驶员模型,应用VanetMobisim仿真软件建立VANET;最后,通过仿真实验分析了网络节点数、通信半径以及攻击模式对VANET抗毁性的影响。实验结果表明由于车辆节点度分布的不均匀性,VANET对随意攻击具有较强的抗毁性,而在蓄意攻击下显得比较脆弱;基于节点介数的蓄意攻击对网络的破坏更快、更强。这些规律为优化VANET拓扑控制、网络协议开发和网络管理提供新的指导。     

车用自组织网络中数据聚合算法综述

具有短距离通信能力的车载设备的改进和短距离微波通信授权频谱的分配推动了智能交通系统应用的发展,促进了车用自组织网络(VANET)的研究。对于VANET上的应用数据分发是各类应用实现的基础,同时数据聚合又是实现数据分发的关键技术。介绍了VANET的概念和网络构架,给出了当前VANET上的一些典型应用;详细阐述了VANET上的数据分发的基本结构,并对数据聚合算法的研究现状进行了详细的分析和比较;最后总结并展望了VANET上的数据聚合在未来一段时间的研究重点。     

车载Ad Hoc网络MAC协议研究

在移动自组网中,MAC协议是保证移动终端能够公平有效地共享无线信道所不可缺少的手段.近年来,随着车载通信系统的不断发展和自组网技术日益成熟,如何将二者有机结合成车载自组网已引起业界的极大关注.由于VANET自身的特点,以及其支持的业务应用种类非常丰富,现有自组网的MAC协议并不能直接用于VANET中.在简要介绍Ad Hoc网络中MAC协议的基础上,对VANET的MAC协议研究进展进行了综述,并指出了该领域的发展趋势.     

Advances in vehicular ad-hoc networks (VANETs): Challenges and road-map for future development

Recent advances in wireless communication technologies and auto-mobile industry have triggered a significant research interest in the field of vehicular ad-hoc networks (VANETs) over the past few years. A vehicular network consists of vehicle-to-vehicle (V2V) and vehicle-to-infrastructure (V2I) communications supported by wireless access technologies such as IEEE 802.11p. This innovation in wireless communication has been envisaged to improve road safety and motor traffic efficiency in near future through the development of intelligent transportation system (ITS). Hence, governments, auto-mobile industries and academia are heavily partnering through several ongoing research projects to establish standards for VANETs. The typical set of VANET application areas, such as vehicle collision warning and traffic information dissemination have made VANET an interesting field of mobile wireless communication. This paper provides an overview on current research state, challenges, potentials of VANETs as well as the ways forward to achieving the long awaited ITS.     

城市环境下基于拓扑特性的车辆自组网建模

低碳生活和低能耗是当今的热门话题,对“绿色交通”的期待使得车辆自组网(vehicular ad hoc network,简称VANET)受到越来越多的关注和研究.而无线通信技术的快速发展和车辆的普及使车辆自组网的研究变得更加迫切和必要.提出以车辆自组网本身拓扑特点出发,通过对某些城市VANET 的实证研究来获得通用的网络特征和网络模型,进而解释网络行为和物理含义的新思路.基于此,利用4 000 多辆出租车收集的实时数据,分析了城市环境下车辆自组网的度分布、聚类系数、特征路径长度等拓扑特性.数据分析结果表明,城市环境下车辆自组网节点度服从幂率分布,且网络的整体和局部都具有较高的聚类系数.从分析结果出发结合复杂网络理论,建立了一种车辆自组网的网络模型,该模型从规则图出发,应用无标度网络和小世界网络的特性,将随机重连和优先连接原则应用于模型中,并设置模型的外部接口对网络模型进行控制和分析.最后,仿真验证了所建模型的有效性.为建立更有效的车辆自组网仿真平台提供了理论模型,同时有助于更好地控制网络拓扑.     

城市场景下基于速度信息的VANET路由协议的改进

车载自组网络（Vehiculax Ad Hoc Networks,VANET）是指道路上由车辆搭载的无线通信装置构成的一种特殊的多跳无线移动自组织网络。VANET在实现多种智能交通方面应用的同时,还能满足用户在乘车时的娱乐等舒适性的需求,近些年来已成为无线自组网络研究的新热点。总结了近些年来出现的主要VANET路由协议的核心路由机制及其优缺点,并分析了各种技术对路由协议性能的影响。其后给出了一种基于速度信息的VANET路由协议改进方法,并通过实验验证了将改进方法与GPSR协议结合可以提高路由路径的稳定性,减少了端到端的平均时延,降低了VANET网络中拓扑的高动态性对路由协议性能的影响。     

车联网RSU单元下行流量的性能研究

基于802.11p/WAVE的车联网是一项涉及道路交通、无线通信、自组织系统等多学科综合性的技术领域,车联网中,RSU单元可作为AP,让在行驶的汽车中的人们可以随时随地接入Internet,其中,如何建立RSU单元的下行流量模型是一个关键问题.通过引入车辆密度概率质量函数,分析车联网MAC层车辆通过RSU设备访问Internet的信道竞争情形,提出了适用于高速公路交通场景的RSU单元网络吞吐量模型,并推导出RSU上行及下行流量的性能解析式.针对RSU单元通信范围有限、相邻RSU单元之间可能存在盲区的问题,提出了一种利用同向行驶的车辆协助数据下载的VCoDS方案,以达到提高某时间段RSU的下行流量的目标.仿真实验结果证实,VCoDS方案可有效提高RSU单元的下行流量.     

VANET中基于约束区域中继的协作通信性能研究

研究了协作通信对车载自组织网络(VANET)性能的影响。中继节点参与通信会提高单链路传输的可靠性,然而大多数研究忽略了采取中继节点会扩大通信干扰范围的影响,从而带来的额外干扰也会影响其他链路的通信。为此,通过构建一个菱形的中继节点选择区域来限制增大干扰区域的不利影响,进而提出一种新的评估协作通信性能的方法,并得到中断概率和网络吞吐量的数学表达式。数值分析和仿真结果表明,协作通信能够显著降低通信中断概率,但其对整个网络的吞吐量性能并不总是有效的,合理地设置中继选择区域大小能有效提高网络吞吐量。     

FBSS:一种基于公平盲签名和秘密共享的车载网隐私保护方案*

车载自组织网络是移动自组网络及无线传感器网络在交通领域的一种应用,由车辆节点,路侧单元,服务提供商等构成的一种新型移动自组织网络。车载自组网络利用无线信道进行数据传输,由于车载自组织网络本身的开放性和传输信息的敏感性,不可避免的面临信息的泄漏和攻击。如何保证车载自组织网络中的身份隐私和可信通信是亟待解决的关键问题。现有的工作通常采用认证机制,但在车辆认证的过程中不可避免地泄漏了用户的隐私,随后提出的匿名认证方案解决了隐私保护问题却忽略了匿名滥用的情况。针对上述问题,本文提出一种基于公平盲签名和秘密共享的匿名认证方案-FBSS。通过安全性分析和实验,该方案具有较高的匿名性和较高的效率。     

An energy-efficient geographic routing protocol design in vehicular ad-hoc network

The combination of vehicles and wireless communication has resulted in a promising future for vehicular ad hoc networks (VANETs). The VANET is a kind of network that can be built randomly, quickly and temporarily without any infrastructure. The routing of data in a VANET is a challenging task due to the high dynamics, unstable connection environments and transfer direction limit (real road planning) involved. However, it has been discussed that radio obstacles, as found in urban areas, have a significant negative impact on the performance of location based routing. Therefore, the design of a suitable routing protocol for VANETs is an important issue, especially in regard to inter-vehicle communication applications. This paper proposes a energy-efficient geographic routing algorithm that uses the direction, density and distance between nodes in the crossroad routing strategy, to improve the link stability. We compare the novel scheme, ad hoc on-demand distance vector, and dynamic source routing (DSR) for packet loss rate and average end-to-end delay in VANETs to reduce the power consumptions. The simulation results are obtained which demonstrate the power effectiveness of our proposed routing strategy.     

VANET无线链路质量的测量与分析

目前对移动自组织网络的研究很少涉及现实环境里的测量问题。该文对不同环境下无线链路丢包率、信号强度等参数进行了测量和分析。结果表明,环境对链路质量有较大影响,在郊区环境下,丢包率较低,链路质量较好,信号强度反应链路质量的能力有限,连续丢包概率的变化与丢包率平均值的变化基本一致。分析结果对预测无线链路质量和设计VANET网络协议具有重要意义。