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原文传递 VANET中基于连通性的多因素决策路由协议

论文题名：	VANET中基于连通性的多因素决策路由协议
关键词：	车载自组织网络;多因素决策;连通性;路由协议;智能交通系统
摘要：	近年来，随着汽车工业、电子通信、计算机等领域的飞速发展，智能交通系统(Intelligent Transportation System, ITS)处于前所未有的蓬勃发展期，车载自组织网络(Vehicular Ad-Hoc Networks, VANET)的相关技术作为智能交通系统的重要组成部分，受到了学者的广泛关注和深入研究。而VANET路由协议的发展属于VANET相关研究的核心，对车载通信系统的性能提升有重大的影响。不同于传统的Ad Hoc网络，VANET网络具有拓扑变化更加频繁、节点移动更加高速的特点，且应用范围主要在城市与乡镇街道，车辆节点的移动特性受限于交通规则以及城市道路的分布。因此，设计出适合城市场景、高效、可靠的VANET路由协议对于车载自组织网络以及智能交通系统的发展具有重要的影响。　　本课题在VANET相关理论技术介绍的基础上，针对经典VANET路由协议进行了研究和分析，并且总结出各类路由协议的优缺点。在分析目前城市场景下路由协议设计所需面临的挑战和解决策略的基础上，提出一种VANET环境下基于连通性的多因素决策路由协议(The Multi-factor Decision Routing Protocol Based on Network Connectivity in VANET)，旨在采用宏观路径选择机制与微观转发机制相结合的原则实现网络中数据包的可靠有效传输。该协议具有如下特点：（1）采用了基于RSU(Road Side Unit)辅助的宏观路径选择机制，以连通性与短路径优先为原则选择出最优传输路径，在数据包传输的过程中，针对该最优传输路径，设计了目标节点和目标道路段的追踪机制，动态更新实时性更高的最优路径，保证传输路径的连通性；（2）设计了微观转发机制，在既定路径上进行最佳下一跳的选择时，针对交通环境中“道路段-交叉路口”的相异性，在提出车辆类别判别方法基础上，引入了道路段转发算法(Road-section Forwarding Algorithm, RFA)和交叉路口转发算法(Intersection Forwarding Algorithm, IFA)，使用邻居节点轨迹预测、车辆移动信息、节点位置信息以及交叉路口处无线信道的衰落信息因素，分别进行多因素加权决策下一跳转发节点，并使用特征值向量法进行权重系数的分配；（3）设计出基于节点移动速度、邻居节点数量因素考虑的动态信标交换机制，在保证直接邻居列表中节点信息实时性的同时，降低路由开销，提高路由性能。　　仿真过程中，采用Bonnmotion产生仿真场景，在NS-3仿真平台上分别对MDCR、GPSR、GPCR、GSR、CAR协议以及无宏观路径选择机制下的U_MDCR协议进行路由性能仿真。定义了数据投递成功率(Packet Delivery Ratio， PDR)和平均端到端延迟(Average End to End Delay，E2ED)路由性能指标，通过仿真结果的比较得出车辆节点移动速度变化以及网络节点密度变化对路由协议的影响趋势。从多个场景、多次仿真结果可以得出，本课题提出的MDCR协议在城市VANET环境中具有较好的路由性能，且稳定性强，尤其是在网络节点密度较稀疏时路由性能的优化效果更加显著。
作者：	王鹏
专业：	信息与通信工程
导师：	王桐
授予学位：	硕士
授予学位单位：	哈尔滨工程大学
学位年度：	2017
正文语种：	中文