城市场景下车载无线路由协议的研究

论文摘要

近年来,随着汽车产业的飞速发展,人们的日常生活也越来越离不开汽车。但是随着汽车量的增长,汽车带来生活便利的同时,交通拥堵问题也日益加剧,甚至导致了生命财产的损失。技术的发展服务人们的日常生活,无线网络的广泛应用,让人们思考利用无线技术解决交通问题,使得车载自组网的研究成为了国内外研究的热点问题之一。车载自组网在自组通信方面体现出较大的优势,如缓解交通形势,交通预警等。城市场景中,由于车流量大,障碍多,车载自组网的应用尚有较大的不足和缺陷。如何使得车载自组网中车载节点有效的自组通信,更好的适应城市场景,保持通信的顺畅,完善和改进车载自组网在城市中的应用是我们主要的研究点。本文主要处理城市场景中信息通信有效性的问题,对保证节点进行正常通信的问题进行研究。城市场景中有如下两个主要的通信问题：车载节点的自由移动以及道路结构的限制极易产生通信空洞问题；城市场景中障碍物的存在导致车载节点无法正常通信的问题。首先,本文通过对空洞问题的分析,围绕着GPSR路由协议中如何处理通信空洞的问题展开研究。在GPSR路由协议的基础上,提出了一种基于极大角信息反馈的算法用于选择中间转发节点,使得数据分组能绕开通信空洞继续传播,到达目的节点,实现通信保障。该算法能有效地解决城市场景中的通信空洞问题,具有平均跳数低,对空洞变化有较好的适应性等特点。其次,本文通过节点间障碍物的分析,对其进行建立障碍物模型,分析障碍物对信号的阻碍程度,根据障碍物对信号的阻碍程度来判断是否选取其作为转发节点。在其基础上结合GPSR路由协议,提出了一种基于障碍物问题的路由转发策略。以此解决城市场景中存在较多障碍物的问题,将障碍物作为判断节点间是否能正常通信的因素之一。该方法真实反映城市实际情况,合理的选择转发节点,体现出较好的网络性能,城市场景的适应性强的特点。最后,通过以上研究,对改进后的协议在真实场景下进行仿真,能有效地利用其改善交通拥堵等现象,对无线网络的资源利用率较高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外发展现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 论文选题的目的和意义
• 1.4 本文主要研究内容及组织结构
• 1.4.1 主要研究内容
• 1.4.2 论文组织结构
• 第二章 相关技术综述
• 2.1 Ad Hoc网络基本介绍
• 2.1.1 车载Ad Hoc网络的概念
• 2.1.2 车载Ad Hoc网络的基本特点
• 2.1.3 城市场景下的Ad Hoc网络特点
• 2.2 车载Ad Hoc的网络结构
• 2.2.1 车载Ad Hoc网络的通信结构
• 2.2.2 车载Ad Hoc网络的信道接入技术
• 2.2.3 车载Ad Hoc的主要应用
• 2.3 车载Ad Hoc网络路由协议的研究
• 2.3.1 路由协议分类
• 2.3.2 路由技术主要解决的问题
• 2.4 车辆移动模型研究
• 2.4.1 随机移动模型
• 2.4.2 平滑移动模型
• 2.4.3 具体场景的移动模型
• 2.5 车载自组网仿真研究
• 2.6 本章小结
• 第三章 GPSR路由协议在城市场景下空洞问题的研究
• 3.1 通信空洞问题研究
• 3.1.1 通信空洞问题的描述
• 3.1.2 通信空洞问题的处理方法
• 3.1.3 GPSR的通信空洞处理算法
• 3.2 反馈极大角处理通信空洞
• 3.2.1 反馈改进算法预定义
• 3.2.2 反馈改进算法具体方法
• 3.3 反馈改进算法仿真分析
• 3.4 本章小结
• 第四章 GPSR路由协议在城市场景下障碍物问题的研究
• 4.1 GPSR协议在城市场景下存在的问题
• 4.2 GPSR协议的改进策略
• 4.2.1 障碍物门限值算法
• 4.2.2 基于路网信息的转发策略
• 4.3 改进后的GPSR转发策略性能分析
• 4.3.1 仿真环境与参数设置
• 4.3.2 仿真结果及分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 真实场景仿真及应用
• 5.1 问题结合研究
• 5.2 应用环境建立及分析
• 5.2.1 实际场景建立
• 5.2.2 仿真模型的建立
• 5.3 本章小结
• 第六章 论文总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 详细摘要