基于ＶＡＮＥＴｓ的路由協(xié)議研究

張曉靜

【摘 要】本文介紹了車(chē)載自組網(wǎng)的特點(diǎn)，并針對(duì)車(chē)載自組網(wǎng)的服務(wù)模式、運(yùn)行特點(diǎn)，提出了一種面向服務(wù)的分布式路由協(xié)議。

【關(guān)鍵詞】無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng) 車(chē)載自組網(wǎng) 路由協(xié)議

1 車(chē)載自組網(wǎng)主要特點(diǎn)

車(chē)載自組網(wǎng)是極其特殊的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)，它同樣存在一般無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)所固有的問(wèn)題，如隱藏點(diǎn)問(wèn)題、暴露點(diǎn)問(wèn)題、信道捕獲問(wèn)題等。不過(guò)也帶有自身獨(dú)特的特性。

車(chē)載自組網(wǎng)的主要特點(diǎn)包括：由于節(jié)點(diǎn)高速移動(dòng)性(速度大致在5}42m/s之間)，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化快，路徑壽命短。

（1）無(wú)線(xiàn)信道質(zhì)量不穩(wěn)定，受多種因素影響，其中包括路邊建筑、道路情況、車(chē)輛類(lèi)型和車(chē)輛相對(duì)速度等。

（2）節(jié)點(diǎn)通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)可以提供源源不斷的電力支持，車(chē)輛的承載空間也可以確保天線(xiàn)的尺寸和其他額外的通信設(shè)備，同時(shí)還具有強(qiáng)大的計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力等。

（3）節(jié)點(diǎn)移動(dòng)具有一定的規(guī)律性，只能沿著車(chē)道單/雙向移動(dòng)，具有一維性。

道路的靜態(tài)形狀使得車(chē)輛移動(dòng)是受限制的，車(chē)輛軌道一般可預(yù)測(cè)。

2 車(chē)載自組網(wǎng)路由研究

2.1傳統(tǒng)無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)路由協(xié)議

到目前為至，根據(jù)自組網(wǎng)的特性研究人員已經(jīng)提出了一些路由協(xié)議。這些移動(dòng)自組網(wǎng)的路由協(xié)議，可以根據(jù)不同的分類(lèi)原則，從多個(gè)角度加以分類(lèi)：

(1)表驅(qū)動(dòng)型路由(Table Driven),按需驅(qū)動(dòng)型路由(On Demand-driven)和混和型路由(hybrid)。

(2)平面型路由(flat)和層次型路由(hierarchical)。

(3)單路徑型路由(single-path)和多路徑型路由(multi-path)。

(4) GPS輔助型路由(GPS assisted)和非GPS輔助(non-GFS assisted)型路由。

在以上這幾種自組網(wǎng)路由協(xié)議分類(lèi)中，表驅(qū)動(dòng)型路由、按需驅(qū)動(dòng)型路由和混和型路由的分類(lèi)方式是目前使用的最為普遍的。

2.2車(chē)載自組網(wǎng)路由協(xié)議設(shè)計(jì)面臨的問(wèn)題

在車(chē)載自組網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能量有限且一般沒(méi)有能量補(bǔ)充，因此路由協(xié)議需要高效利用能量;同時(shí)由于WSNs節(jié)點(diǎn)數(shù)目通常很大，節(jié)點(diǎn)只能獲取局部的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息，路由協(xié)議還要能在局部網(wǎng)絡(luò)信息的基礎(chǔ)上選擇合適的路徑。

因此移動(dòng)自組網(wǎng)路由協(xié)議，如AODV, DSR等，并不適合車(chē)載自組網(wǎng)，這主要是由于以下幾個(gè)原因：

（1）頻繁而可預(yù)測(cè)的拓?fù)渥兓Ｓ捎谲?chē)載自組網(wǎng)絡(luò)中車(chē)輛運(yùn)動(dòng)的絕對(duì)和相對(duì)速度快(在大多數(shù)道路情況下，車(chē)輛的運(yùn)行速度超過(guò)801cm/h，甚至更高)，車(chē)載自組網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變法十分頻繁。

（2）通信鏈路生命期短。觀(guān)察和實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，即使假定車(chē)輛的信號(hào)范圍是500米，通信鏈路的有效生命周期也僅平均為1分鐘。并且，如果消息的傳遞需要多跳完成，有效傳輸時(shí)間將進(jìn)一步被減小。

（3）頻繁的網(wǎng)絡(luò)分隔。由于車(chē)載自組網(wǎng)絡(luò)的高速移動(dòng)性，網(wǎng)絡(luò)會(huì)被頻繁地分割(或重新組合)成很多部分。一個(gè)車(chē)輛很有可能無(wú)法與離它不是很遠(yuǎn)的另一車(chē)輛通信。

（4）有限的冗余度。在車(chē)載自組網(wǎng)絡(luò)中，系統(tǒng)的冗余能力，或者臨時(shí)性地，或者功能性地受到了限制。

（5）豐富的資源。在車(chē)載自組網(wǎng)中，節(jié)點(diǎn)往往沒(méi)有這些硬件資源的限制，而對(duì)協(xié)議其它方面的性能有更高的要求。

2.3分布式路由協(xié)議

根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)木o急程度不同，我們可以把適合VANETs中的路由協(xié)議分為兩類(lèi)，一類(lèi)是和安全相關(guān)的緊急應(yīng)用中的消息分發(fā)機(jī)制，一類(lèi)是非緊急應(yīng)用的路由協(xié)議。消息分發(fā)傳遞的數(shù)據(jù)是突發(fā)的、少量的，通信時(shí)間短，而且通常沒(méi)有固定的消息接收者，這類(lèi)通信要求數(shù)據(jù)傳遞時(shí)延小、可靠性高。經(jīng)典路由算法的路由建立需要較長(zhǎng)的時(shí)間，不適合緊急消息分發(fā)。非緊急應(yīng)用的路由協(xié)議往往用來(lái)在車(chē)輛間實(shí)現(xiàn)資源的共享，或者通過(guò)車(chē)載自組網(wǎng)向車(chē)輛提供Internet接入服務(wù)。這種數(shù)據(jù)通信的持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，能夠容忍一定的時(shí)延和數(shù)據(jù)丟失。

（1）DPP路由

DPP路由協(xié)議處理高速路車(chē)載自組網(wǎng)的消息傳播。其主要思想是把高速路上的車(chē)輛劃分為簇，每個(gè)簇都有一個(gè)簇頭和一個(gè)簇尾，簇內(nèi)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)根據(jù)目的地的方向分別被傳給簇頭或簇尾。簇頭和簇尾負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)發(fā)收到的數(shù)據(jù)給下一個(gè)相鄰簇，并保存數(shù)據(jù)直到收到對(duì)數(shù)據(jù)被正確接收的確認(rèn)。

（2）SAR(Sgaially Aware Routing )路由

算法的主要思想是利用靜態(tài)的數(shù)字地圖數(shù)據(jù)構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)鋱D，然后根據(jù)圖算法找到從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的一條路徑。數(shù)據(jù)包根據(jù)發(fā)現(xiàn)的路徑，采用源路由方法，被傳遞到目的節(jié)點(diǎn)。此外，如果車(chē)輛找不到前向數(shù)據(jù)的鄰居節(jié)點(diǎn)，它采用下面三種方法之一來(lái)恢復(fù)路由:①緩存該數(shù)據(jù)一定的時(shí)間然后重新發(fā)送；②放棄源路由，采用貪婪前向算法；③重新根據(jù)數(shù)字地圖計(jì)算另一條路徑。

（3）CBLR路由

CBLR路由算法假設(shè)所有的車(chē)輛能夠通過(guò)GPS獲得自身的位置，它把網(wǎng)絡(luò)劃分為多個(gè)簇，每個(gè)簇由一個(gè)簇頭和多個(gè)在簇頭通信范圍內(nèi)的成員組成。簇頭和簇成員通過(guò)下面的方法產(chǎn)生：車(chē)輛廣播一個(gè)消息，如果它收到簇頭的回復(fù)，則把自己作為簇頭的成員;如果沒(méi)有收到，則其自身成為簇頭。簇頭為了維持自己的簇，每隔一定的時(shí)間發(fā)送一消息通知成員。

（4）OSR路由

GSR，其主要的目的是解決城市中障礙物的問(wèn)題。GSR要求車(chē)輛裝備有GPS設(shè)備和當(dāng)前車(chē)載自組網(wǎng)工作區(qū)域的數(shù)字地圖。服務(wù)請(qǐng)求者根據(jù)的Dijkstra算法在數(shù)字地圖上找出從服務(wù)請(qǐng)求者到目的節(jié)點(diǎn)的最短路徑，然后數(shù)據(jù)按照這條路徑來(lái)路由數(shù)據(jù)包。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著人們對(duì)個(gè)人通信要求的提高，人們?cè)絹?lái)越希望有一種更安全、高效率的方式移動(dòng)到目的地。目前，雖然一些新的策略已經(jīng)被引入到車(chē)載無(wú)線(xiàn)自組網(wǎng)路由協(xié)議的設(shè)計(jì)中，如充分挖掘用戶(hù)需求，使用位置、能量信息等，在一定程度上解決了VANETs路由協(xié)議的自適應(yīng)性和自配置性問(wèn)題，但總的說(shuō)來(lái)，車(chē)載自組網(wǎng)中路由研究還處于探索階段，還需要對(duì)各種車(chē)載網(wǎng)環(huán)境中的路由問(wèn)題進(jìn)行全面的分析和設(shè)計(jì)。

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