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多场景下汽车Ad-Hoc网络路由算法的研究

作　者: 袁琳
导　师: 李仁发
学　校: 湖南大学
专　业: 软件工程
关键词: Ad-Hoc网络汽车网络路由算法高速公路场景城市场景
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 135次
引　用: 3次
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内容摘要

近年来,随着我国经济的飞速发展,汽车在人们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。随着交通的日益发达,交通问题也成为困扰人们的一个重要问题。交通事故的频繁、严重的交通拥塞、复杂的地形环境以及乘车环境的舒适程度等问题越来越受到人们的关注。因此如何解决交通面临的问题提高交通的安全性和舒适性是一个关系社会和谐和经济发展的重要课题。随着近年移动Ad-Hoc网络技术的不断成熟,许多研究者开始将移动Ad-Hoc网络布署在汽车环境中来解决目前交通所面临的一些问题。本文以高速公路场景和城市场景为背景,对汽车Ad-Hoc网络的路由层进行了一系列的研究,提出了具有创新性的算法,并用实际环境中的汽车节点移动模型验证了算法的可行性。在高速公路场景下通过改进CBF算法中定时器的设定方法,使得改进后的CBF-MA算法能够主动感知汽车节点的运动速度和方向,从而选择更适合的下一跳节点作为转发节点,达到减少路由跳数和缩短数据包转发延迟的目的。PCBF-MA算法是在CBF-MA算法基础上的进一步扩展,除了能够感知汽车节点的运动速度和方向之外还能够根据汽车节点的速度和方向来预测汽车节点之间距离的变化情况,从而进一步减少了广播数据包的数量,减轻了无线带宽的压力。在城市场景中提出的基于锚点路径的PCBF-MA算法是根据城市复杂的地形环境以及交通密度分布不均的特点对PCBF-MA算法的继续改进。通过锚点路径的选择过程记录下相应道路的信息,这样既能够主动感知城市场景下的地形环境从而避免通信障碍物引起的路由失败,又能够感知城市道路上的交通密度从而避免因为网络连通性较差引起的路由失败。文章最后通过一系列的模拟实验验证了上述算法的可行性。无论是在高速公路场景中还是在城市环境场景下,CBF-MA算法、PCBF-MA算法以及基于锚点路径的PCBF-MA算法都表现出了较好的性能指标。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-13
第1章绪论  13-19
  1.1 选题目的及意义  13-14
  1.2 汽车AD-HOC 网络研究现状  14-15
  1.3 研究内容  15-16
  1.4 论文主要工作  16-18
  1.5 论文组织结构  18-19
第2章汽车AD-HOC 网络及相关研究  19-31
  2.1 移动AD-HOC 网络及其路由层概述  19-23
    2.1.1 主动路由协议  19-20
    2.1.2 被动式路由协议  20-21
    2.1.3 层次路由协议  21-22
    2.1.4 基于位置路由协议  22-23
  2.2 汽车AD-HOC 网络特点分析  23-24
    2.2.1 地形限制  23
    2.2.2 动态性  23
    2.2.3 可预测的运动性  23-24
    2.2.4 特殊的移动模型  24
    2.2.5 网络连通性  24
  2.3 汽车AD-HOC 网络体系结构  24-29
    2.3.1 物理层  26
    2.3.2 MAC 层  26-27
    2.3.3 网络层  27-28
    2.3.4 应用层  28-29
  2.4 汽车AD-HOC 网络中移动模型的概述  29-30
    2.4.1 移动Ad-Hoc 网络中典型的移动模型  29
    2.4.2 汽车Ad-Hoc 网络中移动模型的特性  29
    2.4.3 汽车Ad-Hoc 网络中几种典型的移动模型  29-30
  2.5 小结  30-31
第3章汽车AD-HOC 网络路由技术分析  31-37
  3.1 汽车AD-HOC 网络路由层概述  31-32
  3.2 典型路由协议的分析  32-37
    3.2.1 GPSR  32
    3.2.2 GPCR  32-33
    3.2.3 SAGF  33
    3.2.4 GSR  33-34
    3.2.5 A-STAR  34-35
    3.2.6 GyTAR  35
    3.2.7 小结  35-37
第4章汽车AD-HOC 网络中改进的CBF 算法  37-50
  4.1 CBF 算法介绍  37-39
    4.1.1 转发过程  38
    4.1.2 竞争过程  38
    4.1.3 胜出过程  38-39
  4.2 高速公路场景下感知移动的CBF 算法  39-42
    4.2.1 算法研究的假设模型  39
    4.2.2 CBF 算法在高速公路假设模型下的局限性  39-40
    4.2.3 CBF-MA 算法  40-41
    4.2.4 CBF-MA 算法特性分析  41-42
  4.3 高速公路场景下感知移动的预测CBF 算法  42-44
    4.3.1 CBF-MA 算法在高速公路假设模型下的局限性  42-43
    4.3.2 PCBF-MA 算法  43-44
    4.3.3 PCBF-MA 算法特性分析  44
  4.4 城市场景下基于锚点路径的PCBF-MA 算法  44-50
    4.4.1 城市场景下算法研究的假设模型  44-45
    4.4.2 PCBF-MA 算法在城市场景下的局限性  45-46
    4.4.3 基于锚点路径的PCBF-MA 算法  46-49
    4.4.4 基于锚点路径的PCBF-MA 算法特性分析  49-50
第5章实验模拟及结果分析  50-64
  5.1 实验工具介绍  50-51
    5.1.1 SUMO  50
    5.1.2 NS-2  50
    5.1.3 TraNs  50-51
  5.2 实验参数的设置  51-54
    5.2.1 高速公路场景  51-53
    5.2.2 城市公路场景  53-54
  5.3 实验步骤  54-55
  5.4 实验结果和分析  55-62
    5.4.1 高速公路场景  55-58
    5.4.2 城市公路场景  58-62
  5.5 小结  62-64
结论与展望  64-67
参考文献  67-71
致谢  71-72
附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录  72-73
附录 B 实验模拟使用的长沙市部分数字地图  73

多场景下汽车Ad-Hoc网络路由算法的研究

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