论文摘要
日趋严重的交通拥塞、交通事故、交通污染和能源消耗等已成为世界范围所面临和必须解决的重大问题。集成智能化、信息化、网络化为一体的智能交通（ITS: Intelligent Transportation Systems）已成为国际公认解决当前交通问题的一种有效途径。作为ITS的重要组成部分之一,车用自组织网络（VANETs:Vehicular Ad hoc Neworks）目前已成为诸多国家科学研究的前沿热点之一。作为移动无线自组织网络在道路交通网络上的应用,VANETs借助现有的无线通信网络、信号与信息处理技术、传感器与检测技术和道路基础设施,实现车辆与车辆（IVC:intervehicular communications）、车辆与路旁基础设施（RVC:road-vehicle communications）以及车辆与行人（V2P:Vehicle-to-Pedestrian）之间的通信。通过分布式智能管理和自动化、智能化应用,为用户提供车辆自动缴费、交通信息查询、车辆间语音视频、车辆协同安全驾驶、在线聊天和因特网接入等服务,从而增强交通安全,提高交通效率,提升车辆驾驶乐趣。由于车辆高速移动、网络拓扑频繁变化、信道衰落、多普勒效应等特性使得VANETs研究面临巨大挑战。尽管众多学者在数据传输和路由协议等方面进行了广泛的研究,但由于VANETs独有的特征和多样性的应用,相对稳定可靠的路由设计仍然不断面临新的挑战。目前针对于高速公路场景路由得到广泛的关注和研究,并取得了较好的研究进展,但针对更为复杂交通网络环境路由研究相对较少。因此本文重点研究城市环境车用自组织网络的路由协议设计。全文研究内容和主要贡献如下：1.基于移动自组织网络阐述了车用自组织网络的基本概念,分析了VANETs的网络结构、特点和协议框架思想,介绍VANETs部分典型应用以及相关的关键技术,综述了路由协议的研究现状。并在此基础上,分析当前路由研究所面临的困难,指出城市路由策略设计主要问题与发展趋势。2.连通性是网络路由提供可靠服务的前提,本文基于城市道路网络的特征为城市环境通信路由的连通概率和延时建模。基于交通流信息给出面向连接和无连接通信连通概率和延时的计算方法。仿真实验验证了本文所提出模型理论分析正确性。3.提出基于车辆局部区域组簇的路由策略。分析了车辆在交叉路口或事故地点组簇的特点,提出基于热点的组簇和簇维护的方法。通过簇头和簇成员的协同合作实现数据的有效转发。实验验证了基于局部区域组簇的路由性能更优于经典VANETs路由。4.针对网络数据包投递的盲目性,本文提出基于宏观和微观的两级路由。在位置服务系统的辅助下,基于道路连通性为源节点和目的节点提供最优的宏观路由,微观路由在宏观路由引导下选择最佳下一跳。5.提出基于车辆队列辅助的数据转发策略,用于应对无线信号功率在交叉路口拐角处急剧衰减问题。应用本文提出的城市环境路径连通概率计算方法为源节点和目的节点提供由连续道路段组成的最佳路由。数据在经过交叉路口拐角处时,在动态队列头的支持下最大限度避免信号的快速衰减而引起的频繁链路断开,保证数据在拐角处的顺利投递,从而提高网络的通信性能。6.多路径路由在一定条件下相比单路径路由而言具有更优的网络性能。本文提出优化的多径路由策略,其作为本文队列辅助路由的一个嵌入式延伸模块,在必要时应用该路由机制进一步提高网络性能。
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标签：车用自组织网络论文; 城市环境论文; 网络连通性论文; 宏观路由论文; 微观路由论文; 车辆队列论文; 多路径路由论文;