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。     

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.     

能量捕获无线传感器网络中低时延的可靠数据传递

在能量捕获无线传感器网络(EH-WSN)中,采用网络编码(NC)技术可有效提高数据传递的可靠性。已有的研究成果大多采用固定的数据速率(DR)和固定的最大重传次数(MNR),传输时延较高。为了降低传输时延,结合EH-WSN中节点的能量捕获特性和相邻节点之间的无线链路质量,提出一种优化数据速率和最大重传次数的低时延数据传递方案。通过对节点的能量捕获过程和能量消耗进行建模,给出了节点的剩余能量公式;对相邻节点之间的无线链路质量进行建模,推导出节点发送数据包的成功收包率和每个数据包的期望传输次数,进而推导出传输路径上每一跳的传输时延公式;基于优化方程,在节点满足链路收包率条件和剩余能量条件的前提下,对其数据速率和最大重传次数进行优化配置,使得每一跳的传输时延最小。实验结果表明,与采用固定数据速率和固定最大重传次数的数据传递方案相比,所提出的方案具有最小的端到端传输时延。     

车载自组织网络协作MAC协议研究

车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Network,VANET)的关键技术之一就是 设计一个高效的媒体接入控制(Medium Access Control,MAC)协议。MAC协议因对网络的吞吐量、时延和丢包率等具有重大影响而成为研究热点。针对车载自组织网络对MAC协议的特殊性要求,提出了一种基于协作方案的TDMA MAC协议,即C-TDMA MAC。该协议中,当源节点到目的节点间直接传输失败时,其邻近辅助节点利用未被预留的时隙协作重传其先前侦听到的数据包到目的节点,而不影响其它数据包的正常传输。数值分析和仿真结果表明,所提出的协议提高了数据包成功传输的概率。     

一种车载自组织网络连通性维护方法

车载自组织网络（VANET）中的高速移动性节点和动态的网络拓扑结构使得车辆间通信链路存在传输时延长、连接时间短的问题。通过引入双簇头选择算法,提出一种改进的AODV路由协议（AODV-CMIRP）,用于VANET的连通性维护。利用分簇技术降低全局网络拓扑的动态性,通过引入节点的相对移动度和相对速度作为簇头选择指标,并选取辅助簇头节点以延长车载自组织网络整体生存时间。仿真结果表明,在保证网络连通性和稳定性的前提下,相比CBDRP和AODV协议,AODV-CMIRP协议具有较低的平均端到端时延和较高的分组投递率,能够有效延长簇头生存时间并提高网络的稳定性。     

基于卡尔曼预测的VANET混合路由算法

在车载自组织网络(VANET)中,车辆高速移动和分布不均导致网络拓扑快速变化、传输路径频繁中断,造成路由效率低下。为此,提出一种适用于城市场景的、基于卡尔曼预测的VANET混合路由算法,每个车辆节点通过部署卡尔曼预测器对邻居节点位置进行预测,通过该预测位置进行路由计算。在GPSR算法贪婪模式和边缘模式的基础上,借助容迟网络(DTN)路由的思想,存储并携带无转发节点的分组直至找到合适的转发节点。仿真结果表明,与GPSR算法和带缓存的GPSR算法相比,该算法在分组投递率和端到端时延方面性能更好。     

面向VANET的基于蚁群的移动感知区域优化路由

车联网节点高速移动、拓扑动态变化的特性给数据传输提出挑战。为此,充分利用车辆的移动模型、车辆速度和车辆密度等信息,提出了基于蚁群优化算法的移动感知区域VANET路由(Mobility Aware Zone based Ant Colony Optimization Routing for VANET,MAZACORNET)。MAZACORNET属于多路径的混合路由协议。该协议首先利用蚁群优化算法在节点间寻找多路径,用以辅助断裂链路的数据传输。同时,将网络分为多个区域。在区域内使用先应式路由方案寻找路由,而区域间利用局部信息,引用反应式路由方案去建立路由,从而降低了数据风暴以及拥塞率。仿真结果表明,MAZACORNET在车辆密集环境表现出良好性能。与其他路由方案相比,MAZACORNET具有较高的数据传输率和较低的传输时延。     

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。     

MANET中基于邻居节点的重传控制算法

针对移动Ad hoc网络传统重传机制存在的局限性,提出了一种新的重传控制算法(EX-TCGM),利用传输路径上的邻居节点传输丢失的数据包,使得路由上的任何节点都能够重传;并从理论上对该算法的有效性进行了分析。通过仿真,与按需距离矢量路由协议(AODV)、机会路由协议(ExOR)和基于分组移动的传输控制方法(TCGM)进行了性能对比和分析,EX-TCGM相对原协议在端到端平均时延和吞吐量上有所提高,数据包平均成功传输率相对其他协议显著增加。     

正交频分复用车辆自组织网络跨层安全传输协议

针对现有车辆自组织网络(VANET)存在的安全隐患,提出一种多载波的跨层安全传输协议。该协议包括网络层的安全路由协议和物理层的安全频率分集接收两部分：一方面限制不相关节点对于信息传输路由的知情权;另一方面在物理层的分集接收过程中利用信道衰落特征的差异性使合法接收节点和窃听节点存在较大的信号解调性能差异,其所用的信道状态信息源于网络层向物理层的跨层透传。理论分析和系统仿真结果表明,提出的传输协议在车辆规模为1000~2000辆时,瞬时窃听节点数仅为3左右,相对于现有方法能有效地降低窃听节点数量。     

车联网中beacon消息传输频率研究

车联网(VANETs)提供车与车之间的车间通信(V2V)和车与路旁设施(V2I)间的通信。VANETs中存在两类消息:beacon消息和安全消息。车辆周期地交互车辆的beacon消息,仅在紧急情况下才广播安全消息;而beacon消息的传输频率受多个因素影响。为此,提出基于模糊逻辑的自适应beacon传输频率方案,利用模糊逻辑系统处理多输入决策系统的优势,将信道忙碌因子、车辆移动因子和数据包传递率作为系统输入,通过模糊逻辑系统决策算出最优的beacon传输频率。使用NS-3仿真软件分析VAB方案的平均等待时间,总体传输时延和平均邻居数等参数。仿真实验表明,VAB方案的性能明显优于JSRC和BRAIN-F方案。     

基于稳定路径的MAODV协议改进

移动Ad Hoc网络组播路由协议MAODV中,组播树在节点移动速度较快的情况下会频繁重构,使得路由开销、传输时延显著增大。针对基于邻居节点变化率的稳定路径选择方法,提出一种新的节点邻居变化率的检测机制,不需要周期性地发送Hello消息,并在此基础上设计和仿真实现了基于稳定路径的MAODV协议SP-MAODV,新协议选择的路径稳定性好且跳数小。最后从数据分组传输成功率、路由开销、平均端到端时延和时延抖动四个方面对两个协议进行了仿真比较,结果表明SP-MAODV协议减少了路径中断概率,提高了协议性能。     

Distributed route repair for increasing reliability and reducing control overhead for multicasting in wireless MANET

The Multicast Ad hoc On-Demand Distance Vector (MAODV) routing protocol is proposed for achieving multicast in a Mobile Ad hoc Network (MANET) while reducing bandwidth waste and energy power consumption. In MANET, packets transmission through a multicast tree may always have unreliable links caused by node mobility or lack of energy, and thus significantly degrades the performance. MAODV uses a broadcast-type local repair mechanism to find an alternative route to the multicast tree when some breaks happen on the tree. Although the local repair mechanism provides a specified time-to-live (TTL) to limit the repair range and the hop-count to the group leader, a large number of broadcast-type Route Request (RREQ) messages extensively yields control overhead and requires a large amount of power consumption to send control messages. Thus, this paper proposes a unicast-type multihop local repair protocol for multicast MANETs to recover lost links efficiently while achieving several advantages: increasing network reliability, increasing packet delivery rate, minimizing the number of control messages and reducing repair delay. Moreover, the optimal number of hops used in the multihop neighbor table is analyzed mathematically. Numerical results indicate that the proposed approach outperforms other repair approaches in terms of successful repair rate, control message overhead and packet delivery rate.     

基于Internet的可靠多播传输协议

对于大规模多媒体多播应用来说，一个有效发现和修正传输错误的可靠多媒体多播传输协议是必要的。研讨了多媒体多播应用中的传输延迟和分组丢失率问题，提出了一种基于转接节点概念的Internet可靠多播传输协议（IRMTP）。IPMTP协议聚焦在一定延迟上提供多媒体服务质量保证，转接节点放置在多播树上，数据恢复在两个转接节点之问进行，IRMTP协议能满足分组重传需求和减少分组的传输延迟。给出了IRMTP协议与SRM协议的性能比较，仿真实验表明，IRMTP协议能提供较高的传输率和较低的端到端分组传输延迟。     

自适应紧急消息广播协议在VANET中的应用

车联网VANET(vehicular ad hoc network)被认为是智能交通系统最有前景技术之一,能够提出不同的应用服务,其中安全预警是最为重要的应用.可靠、有效地广播紧急消息是实现安全预警的关键.为此,提出面向不同应用的自适应紧急消息广播DAEMB(different application-self-adaption emergency messages broadcasting)协议.DAEMB协议依据应用的不同特性,采用Reliable和Dissemination两种紧急消息传输模式,并利用非均匀化基于时间和距离的段(segment)策略选择转发节点.仿真结果表明,提出的DAEMB协议平均传输时延、吞时量和紧急消息传输成功率方面具有良好的性能.     

WSN中基于中继选择的DH-MSMR-CARQ时延与吞吐量分析

为提高无线传感器网络（WSN）的时延和吞吐量性能,提出了一种两跳多源多中继协同自动重传请求（DH-MSMR-CARQ）协议。建立最大比合并（MRC）下两种不同中继选择的DH-MSMR-CARQ协议Markov链模型,分别给出状态空间。基于截短,由各自的平均分组差错率和状态转移概率矩阵推导协议的平均传输时延和吞吐量解析表达式。数值模拟结果表明,源节点数、分组长度及最佳中继节点到目的节点的分组差错率是影响平均传输时延的关键因素,采用第一种中继选择方式具有更高的吞吐量。另外,在非极端恶劣信道环境下（源节点到中继节点的分组差错率小于0.8）,DH-MSMR-CARQ协议比可直达的SSSR-CARQ、MSSR-CARQ和MSMR-CARQ协议具有更高的吞吐量。     

An enhanced real-time routing protocol with load distribution for mobile wireless sensor networks

Mobile wireless sensor network (MWSN) is a wireless ad hoc network that consists of a very large number of tiny sensor nodes communicating with each other in which sensor nodes are either equipped with motors for active mobility or attached to mobile objects for passive mobility. A real-time routing protocol for MWSN is an exciting area of research because messages in the network are delivered according to their end-to-end deadlines (packet lifetime) while sensor nodes are mobile. This paper proposes an enhanced real-time with load distribution (ERTLD) routing protocol for MWSN which is based on our previous routing protocol RTLD. ERTLD utilized corona mechanism and optimal forwarding metrics to forward the data packet in MWSN. It computes the optimal forwarding node based on RSSI, remaining battery level of sensor nodes and packet delay over one-hop. ERTLD ensures high packet delivery ratio and experiences minimum end-to-end delay in WSN and MWSN compared to baseline routing protocol. In this paper we consider a highly dynamic wireless sensor network system in which the sensor nodes and the base station (sink) are mobile. ERTLD has been successfully studied and verified through simulation experiment.     

红外线通信系统中的GBN-ARQ协议时延性能研究

由于红外线通信半双工的特点,GBN-ARQ重传机制与全双工传输链路上的C}I3N- ARQ重传机制有很大不同。研究了半双工传输链路上的GI3N- ARQ重传机制,分析了该机制在半双工传输链路上的传输特征,将影响传输系统的因素参数化,在此基础上利用排队理论分析系统时延组成,求得了GI3N- ARQ系统的分组平均等待时延与平均分组服务时延的一般表达式。通过数值仿真分析了分组传输正确率、发送窗口长度以及分组长度对系统时延的影响。     

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%.     

一种间歇性连接移动网络自适应路由协议

为提高间歇性连接移动网络的消息发送效率,提出一种基于移动自组网OLSR协议的自适应路由协议ARPBO。ARPBO在网络连通时通过OLSR协议快速转发消息;在网络中断时对OLSR协议进行扩展,从消息发送节点的局部连通网络中有效选择下一跳节点,然后通过延迟容忍网络的"存储-携带-转发"机制转发消息。实验结果表明,该路由协议能够在网络存在间歇性连接时获得较高的传递成功率和较低的传递时延。