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原文传递车联网分簇混合路由机制研究

论文题名：	车联网分簇混合路由机制研究
关键词：	智能交通;车联网;ZR协议;区域半径自适应;分簇算法;混合路由机制
摘要：	近年来，城市交通堵塞问题和交通安全问题日趋严重，提高交通的舒适性和安全性已经迫在眉睫。车联网是一种在车载自组织网络(Vehicular Ad HocNetworks，VANET)等通信网络的基础上，利用装载在车辆上的电子设备获取道路交通相关信息，构建人与车之间、车与车之间、车与路边固定基础设施之间以及车与建筑物之间，共享状况信息和实时路况信息的智能信息服务系统。　　为了满足智能交通应用领域的需求，有效地解决道路拥堵、交通事故等一系列难题，作为车联网关键技术之一的动态路由技术成为国内外研究学者的关注重点。而车辆节点的高速移动，网络拓扑结构变化频繁，节点分布不均匀，运动轨迹受限等车联网的特性，为设计高效、可靠、实时的路由协议带来新挑战。本文深入研究和分析了车联网环境下路由协议需要满足的新设计需求，在区域路由协议(Zone Routing Protocol，ZRP)的基础上，提出一种基于交通流量的ZRP路由协议(Traffic Flow Based ZRP，TFBZRP)，主要工作及创新点如下: 　　第一、针对AODV、DSDV及ZRP三种典型路由协议在车联网环境下的性能进行深入地分析和研究。仿真实验结果表明，ZRP协议的性能在车辆节点采用不同行驶速度和区域半径的城市场景中表现出巨大的差异，行驶速度、区域半径和移动模型存在局限性，无法满足车联网路由协议提高分组投递率、减少路由控制开销和降低时延的设计目标。　　第二、针对车联网环境下ZRP协议在行驶速度和区域半径的局限性，提出了基于交通流量的区域半径自适应算法。通过观测交通流量的变化，周期性地调整中心节点的区域半径，并定义IERP和IARP的路由控制开销比值趋近于1时（“Traffic Adaptive Estimation”方案）的路由区域半径为最优值ρopt。　　第三、针对ZRP中的NDM协议采用统一的周期，使得邻居节点状态更新不及时的问题，提出了基于交通流量的NDM协议(Traffic Flow Based NeighborDiscovery/Maintenance Protocol，TFBNDM)，即每两次发起的HELLO信标时间间隔τ是交通流量Q的非周期函数。当Q增大时，需要加快HELLO信标更新频率，使τ变短;反之，需要降低更新频率，使τ变长。　　第四、针对冗余的路由信息增大ZRP协议路由控制开销的问题，提出了最大区域半径的簇生成算法(Biggest Zone Radius Cluster Algorithm，BZRCA)，建立了适用于混合网络的分层结构。选取区域半径最大的节点作为一级中心节点，其他节点作为成员节点加入该簇;区域半径相同时，采用最小ID分簇算法(Lowest IDCluster Algorithm，LIDCA)，并标记这个相同半径值的节点为二级中心节点。　　第五、完成了ZRP协议和TFBZRP协议在VanetMobiSim和NS2的联合仿真平台上的模块开发和性能仿真。仿真结果显示，TFBZRP路由协议最高提升了约28％的分组投递率，最高减少了约80％的路由控制开销，最高降低了约44％的平均端到端时延，TFBZRP较ZRP更能适应车辆节点以不同速度行驶的、拓扑结构变化频繁的车联网环境。但是TFBZRP增大了计算复杂度，需要耗费更多的CPU时间和内存空间。
作者：	胡瑾瑜
专业：	计算机应用技术
导师：	宋军
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2013
正文语种：	中文