一种基于局部连通性的增强型车载网多跳广播协议

在车载网中,许多应用都依赖于可靠高效的消息广播。由于无线信道共享介质的特性,消息广播不得不面临广播风暴问题。概率广播是一类能抑制广播风暴的简单有效的方法,然而车载网中除DV-CAST以外的概率广播协议均未考虑稀疏节点场景下的网络分割问题。在分析和验证DV-CAST协议固有缺点的基础上,借鉴其利用局部连通性进行转发决策的思想,提出了一种基于局部连通性的增强型多跳广播协议。实验表明,提出的协议能在稠密节点及稀疏节点场景中均取得较好的可靠性并具有较低开销。     

NLOS环境下的车辆位置信息协作式获取和验证方法

车载网VANETs中网络服务和应用需不断交互车辆的位置信息,而节点之间的障碍物使两车间产生非视线距离NLOS(nonline of sight),同时也阻碍位置信息的交互.针对如何获取车辆可靠的位置信息,提出了一种位置信息协作式获取方法.首先在假设条件成立的情况下,建立车辆协作式位置信息获取模型,同时基于三角算法获取车辆位置信息;其次,设计协议算法对所获得的信息结合距离计算进行二次完整性验证;最后用仿真软件对所提出的位置信息获取和验证的算法分析,从感知率、信道利用率、发送成功率和响应时间等指标对算法进行了评价.仿真结果表明,NLOS环境下的车辆位置信息协作式获取和验证方法有利于维护NLOS环境下定位服务准确性,能够对所获取的信息进行正确性判断,有一定的借鉴价值.     

面向车联网的多服务器架构的匿名双向认证与密钥协商协议

车联网(vehicular ad hoc networks, VANETs)是一种依据特定通信协议,实现车-X(X：车、路、行人及互联网等)之间的无线通讯和信息交换的大型网络.随着云计算的发展,越来越丰富的车联网云服务将涌现并服务于车辆.但这些服务往往由不同的服务器提供,车辆(用户)则不得不在各个服务器上注册并记住大量的用户名与密码.为了实现用户一次注册即可与多个服务器相互认证的目标,多服务器架构的认证协议已被提出并应用于众多领域,但尚未有面向车联网的相关研究.车间通信的瞬时性对认证协议提出了更高的要求,然而已有的多服务器架构的认证协议使用了复杂的双线性密码,在通信与认证开销方面无法满足车联网的要求.为此,首次提出了一个面向车联网的多服务器架构下的新型匿名双向认证与密钥协商协议,该协议采用非奇异椭圆曲线构造了简易的认证方法,降低了认证的计算复杂性.随机匿名机制能有效地保护车辆的隐私,且可与服务器进行双向认证与密钥协商.在随机预言机模型下证明了协议的安全性.性能分析表明：与最近的匿名双向认证协议相比,该协议在认证与密钥协商阶段的计算开销与通信开销分别减少了61%与62%,可更好地满足车联网对计算与通信开销的要求.     

城市车联网V2V链路时延动态预测

链路时延是决定车联网(vehicular ad hoc networks, VANETs)许多网络性能的重要标准.现存的VANETs基于节点移动性解决链路时延的问题,但是都没有预测的功能,不适合实际VANETs中动态预测车-车(vehicle to vehicle, V2V)链路时延.提出动态预测任意2车链路时延的数学模型DPLD,考虑2车相对速度分布、相对距离变化、交通密度和城市场景中交通灯因素对2车之间链路时延的影响,因为这些因素在链路连接过程中是变化的.通过考虑相对速度的分布,模型能够实时地调整原则自适应车速变化.通过自动调整2车之间相对距离计算方法,DPLD模型能够自适应2车间相对距离的变化.因此该模型能够有效地预测预期要发生的2车之间的链路时延.这个模型实现取决于相对速度分布参数的估计方法、指数移动平均法对车速异常处理以及交通灯对链路时延影响的概率建模并且详细给出2车遇到不同交通灯的具体链路时延预测方法.仿真结果表明:DPLD模型预测的城市环境的2车之间链路时延准确性很高.     

基于路径上报的车联网轨迹隐私保护

车载自组织网络(vehicular ad hoc networks, VANETs)(也称车联网)数据收集与应用为智能交通、城市规划、降低车辆污染等问题提供有效的技术和数据保障. 在车联网数据收集中通常需要车载用户上报连续路段位置信息,这给车载用户个人轨迹隐私带来严重的威胁. 然而现有用户轨迹保护算法主要基于单点位置保护,不能有效保护基于路径上报的用户轨迹隐私.针对车联网中用户移动轨迹易泄露问题,提出一种基于路径隐私保护的位置信息上报方案. 该方案给出用户轨迹隐私保护定义和路径隐私限制下的问题模型,同时证明了该问题是NP-hard问题. 此外,还给出该问题的具体近似算法的实现. 仿真实验结果表明：提出的算法具有良好的车载用户隐私保护功能和数据收集覆盖性能.     

车辆自组织网络中新型NP-CSMA随机多址协议研究分析

智能交通的出现使得车辆自组织网络受到越来越多的关注。车辆自组织网络的动态拓扑结构变化非常剧烈,这对网络的吞吐率、传输速率等性能提出了很高的要求。提出1种具有握手机制协议的自适应多通道双时钟NP-CSMA随机多址接入协议。该协议首先区分2种P-CSMA协议,握手机制成功解决了隐藏的终端问题,双时钟机制减少了平均空闲时间,多通道机制增加通道数量和划分用户优先级的同时提高了系统吞吐率,自适应机制能够使系统在高负载下保持稳定吞吐率。还对该协议的传输速率进行了分析,得出该协议的传输速率相对较高的结论。通过平均周期方法推导吞吐率和传输速率的计算公式,仿真结果与理论推导一致。     

面向车载网的基于AODV优化路由协议的研究

车载网VANETs(Vehicular ad hoc networks)属于新型的通信模型,其可实现车间通信和车与基础设施通信。由于VANETs节点密度动态变化,节点的快速移动、移动模型的局限性等特点,为VANETs的数据传输提出挑战。鉴于此,提出优化的按需距离矢量AODV(Ad Hoc On demand Distance Vector)方案IAODV(Improved AODV)。在城市环境中,AODV在端到端传输时延、数据包丢失率方向性能较差。为此,IAODV采用限定源节点的路由跳数,降低AODV的端到端传输时延,同时为源节点提供备份路由,从而改善数据包丢失率。仿真结果表明,与AODV协议相比,IAODV在端到端传输时延、数据包丢失率得到有效提升。     

A geographic routing protocol based on trunk line in VANETs

A Trunk Line Based Geographic Routing(TLBGR) protocol in Vehicular Ad-hoc Networks (VANETs) is proposed in this paper to solve the problem of data acquisition in the traditional trunk coordinated control system. Because of the characteristics of short communication time and high packet loss among vehicles, the vehicles entering the trunk lines can not transmit their information to the trunk coordinated control system stably. To resolve this problem, the proposed protocol uses the trunk lines’ traffic flow and the surrounding road network to provide a real-time data transmission routing scheme. It takes into account the data congestion problem caused by the large traffic flow of the main roads, which leads to the corresponding increase of the information flow of the section and the package loss, and the link partition problem caused by the insufficient traffic flow, which makes the vehicles have to carry and relay information thus increasing the transmission delay. The proposed TLBGR protocol can be divided into two stages: the next-intersection selection, and the next-hop selection in the chosen path between the current and next intersections. Simulation results show that, compared with other IoT routing protocols including Greedy Perimeter Stateless Routing (GPSR), Ad-hoc On Demand Vector (AODV), and Q-AODV, the TLBGR protocol has better performance in aspects of end-to-end delay, delivery rate, and routing cost under the scenario of urban traffic trunk lines. The TLBGR protocol can effectively avoid data congestion and local optimum problems, increase the delivery rate of data packets, and is therefore suitable for the routing requirements in this application scenario.     

基于车联网的合谋攻击研究

车联网系统中的Sybil攻击检测方案大多使用匿名认证来保障车辆隐私安全,但这种认证方式在面对恶意车辆之间合谋发动Sybil攻击时将不具有有效性.本文阐述了现有的车联网身份认证技术中存在合谋攻击,并提出了一种较为有效的检测方案.     

Dissemination of safety messages in IEEE 802.11p/WAVE vehicular network: Analytical study and protocol enhancements

Multi-channel IEEE WAVE 1609.4 protocol has been proposed to guarantee the co-existence of safety and non-safety applications over the same Vehicular Ad hoc NETwork (VANET) scenario. While the usage of multi-channel avoids the risk of collisions between applications allocated on different frequencies, its implementation on a single-radio transceiver poses some major concerns about the effective utilization of the channel resources. In this paper, we study the performance of safety applications over multi-channel single-radio VANETs, and we present three novel contributions in this regard. First, we propose an analytical analysis and a simulation study of IEEE 1609.4. We show the harmful impact of synchronous channel switching on the message delay and delivery ratio. Second, we investigate the problem of dissemination of safety broadcast messages over multi-channel VANETs, where the network is intermittently disconnected, due to the alternation of control and service intervals. Finally, we propose a WAVE-enhanced Safety message Delivery (WSD) scheme to enable fast dissemination of safety messages over multi-channel VANETs, while guaranteeing compatibility with the existing WAVE stack. To this aim, we formulate the dissemination problem as a multi-channel scheduling problem. We further introduce cooperation among vehicles to reduce the dissemination latency. Simulation study shows the ability of the WSD scheme to enhance the performance of IEEE 1609.4 in terms of message delay and delivery ratio under different topologies and various applications.