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车载自组网地理多播技术研究

作　者: 高宁宁
导　师: 徐明
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 车载自组网 地理多播 相对位置 行驶特性 多层分簇
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


已被公认为是解决现代社会道路交通问题最有效的方法。车载自组网(VANET,Vehicular Ad Hoc Networks)作为智能交通系统最重要的组成部分,是一种专门为车辆通信而设计的特殊的无线移动自组织网络(MANET,Mobile Ad Hoc Networks),其在改善车辆行驶中安全信息传输效率和提升车辆驾驶舒适性等应用方面发挥了显著作用。相比于传统无线自组织网络,车载自组网具有网络拓扑结构变化快,临时性网络分割频繁,车辆节点处理能力强,车辆节点能量基本不受限制,潜在网络规模巨大,网络范围难以确定,车辆节点移动受驾驶员行为和实际道路状况限制等特点,因此车载自组网提出了更多不同于传统自组网的应用要求,而目前单纯依靠传统自组网的技术已经无法满足这些需求。地理多播(Geocast)是一种特殊的多播技术,其目标是实现源节点向特定地理区域内所有节点传输数据报文。随着车载定位设施的普及,车载自组网中面向地理多播技术的应用需求正在大量增长。本文作者首先深入研究了车载自组网中地理多播技术的基本框架,技术特点和已有应用,针对传统的基于几何学框架地理多播策略的研究表明,其在考虑研究场景时仅仅局限于固定车速和固定车辆间距的条件,我们在此基础上提出了一种新的可以适应车辆相对位置变化场景的地理多播策略。我们调整了竞争节点的退避策略,考虑让位置靠近道路交叉口的车辆具有优先广播报文的权利。我们还设计了相应的控制策略,使超车的接收车辆节点可以代替原发送车辆节点获得广播报文的机会。模拟实验证明我们的策略在车辆相对位置变化的场景中可以有效地减少节点平均广播次数和改进报文传输延时。我们考虑应用多层分簇技术来改进地理多播技术在城市道路交叉口环境中面向多个地理多播区域的传输效率问题。车载自组网中传统的基于分簇的地理多播策略,在车辆节点密度发生波动的时候,簇结构也会产生不稳定的抖动,而且在面向多地理区域传播的场景中,地理多播传输效率下降明显。我们设计了一种基于车辆行驶特性的多层分簇地理多播策略,将道路交叉口的车辆按照行驶方向在车道上划分为相应的簇,其簇头节点集合再构建一级簇并选举出一级簇头,通过簇头之间的报文传输实现地理多播。实验表明,在道路交叉口环境中,我们的策略不仅提高了传输效率,还能较好地应对车辆密度频繁变化对报文传输造成的影响。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
第一章 绪论  12-18
  1.1 课题研究背景及意义  12-15
  1.2 本文研究内容  15-16
  1.3 本文组织结构  16-18
第二章 车载自组网地理多播相关技术研究  18-39
  2.1 车载自组网概述  18-29
    2.1.1 车载自组网体系结构  18-21
    2.1.2 车载自组网的特点  21-22
    2.1.3 车载自组网的应用  22-25
    2.1.4 车载自组网通信标准  25-29
  2.2 地理多播技术相关研究  29-38
    2.2.1 传统无线自组网中地理多播技术相关研究  29-34
    2.2.2 车载自组网地理多播技术相关研究  34-38
  2.3 本章小结  38-39
第三章 基于车辆相对位置变化的地理多播策略  39-50
  3.1 问题描述  39-43
    3.1.1 模型分析  40-41
    3.1.2 设计目标  41-43
  3.2 基于超越系数的退避机制  43-45
    3.2.1 基本思想  43-44
    3.2.2 流程描述  44-45
  3.3 车辆相对位置变化的控制机制  45-49
    3.3.1 基本思想  45-46
    3.3.2 流程描述  46-49
  3.4 本章小结  49-50
第四章 基于多层分簇的地理多播策略  50-65
  4.1 问题描述  51-54
    4.1.1 假设与约束  52-53
    4.1.2 设计目标  53-54
  4.2 基于车辆行驶特性的分簇策略  54-59
    4.2.1 车辆节点信息设置  54
    4.2.2 簇的创建  54-58
    4.2.3 簇的维护  58-59
  4.3 基于多层分簇的地理多播策略  59-64
    4.3.1 多层分簇策略  60-62
    4.3.2 多层分簇的地理多播策略  62-64
  4.4 本章小结  64-65
第五章 模拟实验与性能评估  65-71
  5.1 基于车辆相对位置变化的地理多播策略模拟与评估  65-67
    5.1.1 模拟场景设置  65-66
    5.1.2 模拟结果及比较  66-67
  5.2 基于多层分簇的地理多播策略模拟与评估  67-70
    5.2.1 模拟场景设置  67-69
    5.2.2 模拟结果及比较  69-70
  5.3 本章小结  70-71
第六章 结束语和未来工作展望  71-73
  6.1 结束语  71
  6.2 未来工作展望  71-73
致谢  73-74
参考文献  74-79
作者在学期间取得的学术成果  79

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 移动通信
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