基于交通流密度的VANET廣播技術(shù)研究.pdf

1、VANET（Vehicle Ad-hoc NETwork）是一種由在道路上行駛的車輛組成的臨時(shí)性的開放式無線自組織網(wǎng)絡(luò)，它具有自組織、無中心、多跳傳輸以及節(jié)點(diǎn)高速移動(dòng)等特點(diǎn)。VANET的主要應(yīng)用方向?yàn)榻煌ò踩悜?yīng)用和交通狀況告知類應(yīng)用。VANET的作用主要是實(shí)現(xiàn)將交通安全信息或交通狀況信息快速發(fā)送至一定區(qū)域內(nèi)盡量多的節(jié)點(diǎn)。廣播是VANET信息分發(fā)的主要方式，然而道路交通中車流密度的巨大變化會大大影響VANET廣播的性能。為滿足在不同交通

2、流密度環(huán)境下的VANET廣播服務(wù)性能要求，提高廣播效率，本文對VANET廣播技術(shù)進(jìn)行了研究，以交通流相關(guān)理論為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一系列VANET多跳廣播協(xié)議。
　　在交通阻塞狀態(tài)下，節(jié)點(diǎn)密度達(dá)到飽和狀態(tài)，網(wǎng)絡(luò)中的“廣播風(fēng)暴”會阻塞網(wǎng)絡(luò)，大大降低 VANET的廣播效率，因此，本文提出了一種用于交通阻塞中節(jié)點(diǎn)密度飽和狀態(tài)下的基于概率轉(zhuǎn)發(fā)的多跳VANET廣播協(xié)議NPPB。在該協(xié)議中，通過設(shè)計(jì)冪參數(shù)對轉(zhuǎn)發(fā)概率進(jìn)行調(diào)節(jié)，限制節(jié)點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)，從而減

3、小信道發(fā)生沖突與競爭的概率。理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)表明，在節(jié)點(diǎn)密度飽和的VANET環(huán)境下采用NPPB方法進(jìn)行多跳廣播不僅能夠保證廣播的可靠性，也可以有效地減小“廣播風(fēng)暴”對網(wǎng)絡(luò)性能的影響，大大提高在節(jié)點(diǎn)密度飽和狀態(tài)下VANET多跳廣播的效率。
　　在非飽和的自由交通流環(huán)境中，VANET節(jié)點(diǎn)密度會發(fā)生變化，此時(shí)若采用基于固定參數(shù)的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)廣播無法取得良好的效果。對此，本文提出一種基于節(jié)點(diǎn)覆蓋信息的VANET廣播協(xié)議TDABP，通過使

4、用冗余轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)增強(qiáng)協(xié)議的可靠性，實(shí)現(xiàn)了對關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)故障和關(guān)鍵鏈路失效的容忍。該協(xié)議采用分布式和按需通信的策略來獲得節(jié)點(diǎn)的連通性信息，并據(jù)此選擇轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)而不受密度變化的影響，有效地避免了“廣播風(fēng)暴”的產(chǎn)生。理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，TDABP協(xié)議能夠在不同交通流密度的場景下保證廣播的可靠性，有效地降低了高密度場景下由“廣播風(fēng)暴”引起的傳輸時(shí)延、網(wǎng)絡(luò)負(fù)載和通信開銷，提高了廣播效率，廣播的可靠性也得到了增強(qiáng)。
　　在車輛集團(tuán)跟駛的交通流

5、環(huán)境中，節(jié)點(diǎn)分布自然成組，適合采用分簇的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)廣播。針對這種特點(diǎn)，本文提出一種基于綜合權(quán)的VANET分簇廣播協(xié)議VWCP。協(xié)議采用了綜合加權(quán)的簇首選舉算法，將VANET網(wǎng)絡(luò)中車輛節(jié)點(diǎn)的交通特性納入考慮，將節(jié)點(diǎn)的交通行為計(jì)入權(quán)值的計(jì)算中，以產(chǎn)生適合VANET公路交通場景下的穩(wěn)定分簇結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)仿真實(shí)驗(yàn)時(shí)，將交通流理論中關(guān)于車頭間距與行駛速度關(guān)系的相關(guān)理論引入移動(dòng)模型的設(shè)計(jì)中，生成了切合實(shí)際的仿真場景。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，采用VWCP生成的

6、分簇網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好、控制開銷小，同時(shí)具有很高的廣播覆蓋率，能夠滿足車流呈波狀分布的VANET數(shù)據(jù)廣播的可靠性要求。
　　傳統(tǒng)的廣播協(xié)議多基于網(wǎng)絡(luò)能夠連通的假設(shè)，然而在道路交通環(huán)境中，許多時(shí)候車流密度很低以至于無法保證網(wǎng)絡(luò)連通，此時(shí)無法有效進(jìn)行廣播服務(wù)。對此，本文提出了一種VAENT容遲廣播協(xié)議DTBP。協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)斷連時(shí)采用基于綜合加權(quán)中繼節(jié)點(diǎn)的選擇策略來選擇中繼節(jié)點(diǎn)，在發(fā)生接觸時(shí)設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)機(jī)選擇策略來選擇合適的重廣播時(shí)機(jī)