一种适用于城市环境的车载自组网路由协议

近来关于车载自组网路由协议的研究是个热门话题。然而,关于城市环境的车载自组网路由协议的研究是个难题。在城市环境场景下,十字路口对路由算法是个独特的挑战。为了解决无连通区域和不可用的转发节点,引入了骨干节点的概念。此外,提出采用单播传播请求信息的方案,通过发送请求信息避免了其他算法中出现的严重丢包和冲突,显著地提高了车载自组网的传播性能。     

基于位置信息的稳定分簇路由协议

车载自组织网络具有节点快速移动、网络拓扑频繁变化、链路不稳定等特点,若直接使用移动自组网的路由协议,将会引起传输延时增大及丢包率上升等一系列问题.为此,文中提出一种基于位置信息的稳定分簇路由协议,该协议以节点的运动特性作为分簇依据,利用节点的地理位置信息和电子地图信息进行路由决策.仿真结果表明该协议能有效地改善簇结构的稳定性,提高数据传输的实时性,降低网络的丢包率.     

一种稳定的基于位置信息的分簇路由协议

由于车载自组织网络具有节点高速移动,网络拓扑频繁变化,链路不稳定等特点,直接使用移动自组网的路由协议,将会产生传输延时增大,丢包率上升等一系列的问题,为此本文提出一种稳定的、基于位置信息的分簇路由协议（Stable Clustering and Position-base Routing）,该协议以节点的运动特性作为分簇依据,利用节点的地理位置信息和电子地图信息进行路由决策。仿真结果表明,该协议能有效地改善簇结构的稳定性,提高数据传输的实时性,降低网络的丢包率。     

车载自组网中基于分布式TDMA的协作数据重发方法

为进一步利用车载自组网中分布式TDMA的节点空闲时隙资源,提出了一种分布式协作数据重发方法,即协作分布式TDMA(cooperative distributed TDMA,Co-DTDMA)方法.利用无线信道的广播特性与分布式TDMA的信道访问确定方式,Co-DTDMA中的信息交互过程能够以一种有序和确定的方式进行,在节点未成功发送数据时,附近的邻居节点利用自身空闲时隙进行协作数据重发,从而在不影响正常数据传输业务情形下,传输失败的数据拥有更多的发送机会.上述协作重发不依赖于中心节点,以分布式方式执行,因而适应车载自组网的应用场合.理论分析与仿真结果表明,Co-DTDMA显著提高了数据包发送成功概率,降低了数据包传输时延和丢包率,显著提高了网络可靠性.     

VANETs中基于分簇算法的广播协议

针对现有车载自组织网络(vehicle ad hoc networks,VANETs)中广播消息不能及时传输的问题,提出了基于分簇算法的广播协议,并提出了一种基于多权值的分簇算法.该算法综合考虑了车辆节点度数、链路剩余时间和信道的信噪比等因素.在该分簇算法的基础上,基于车辆消息的紧急程度,对现有802.11p协议中的退避算法进行改进.仿真结果表明,基于此分簇算法的广播协议,能够有效地减小广播消息的传输时延,增大广播消息的吞吐量和时隙利用率.     

一种基于发射功率控制的无线自组织网MAC协议

在无线自组织网数据链路层中,采用传统的功率控制机制会引起不同发射功率节点间的分组冲突。为了减少这种冲突和提高网络性能,提出了一种基于发射功率控制的无线自组织网MAC协议。通过引入交互发射功率等级信息和目的节点发送两次CTS帧的方法来缓解隐藏终端问题。网络仿真表明,在静止网络中CTPL协议与802.11 DCF协议相比可有效提高网络吞吐率,并减少部分能量消耗。通过仿真分析可知,该协议在无线自组织网络静止场景中可提高吞吐率,降低传输时延以及延长网络使用寿命。     

一种基于虚拟目的节点的VANET可靠单跳广播机制

在车载自组网(VANET)中,单跳广播通常是紧急警告消息传播的基本机制.针对传统IEEE 802.11单跳广播存在的不可靠性问题,提出了一种基于虚拟目的节点的可靠单跳广播机制VDB-ROBS:广播节点对实时接收的数据帧进行统计分析,从邻居节点中选择一个合适的节点作为虚拟目的节点,然后广播节点将与这个虚拟目的节点进行单播传输,同时其他邻居节点仍然将单播帧视作传统的广播帧接收.这种机制使得广播传输能够利用单播中的RTS/CTS、ACK、重传和竞争窗口调整等多种修复和自适应机制,有效地提高了单跳广播的可靠性.仿真结果表明,VDB-ROBS相比传统的IEEE 802.11单跳广播机制和基于概率的可靠单跳广播机制,能够提供更可靠的单跳广播通信性能.     

车载自组网的物理层研究

车载自组网能有效提高道路交通安全。物理层作为车载移动自组网的底层,是整个网络的基础,需要满足高速移动时提供实时可靠、有效的接入。基于802.11p国际标准,对采用OFDM技术的车载自组网物理层传输帧格式、通信链路中的时频同步技术、多普勒估计与校正技术、通信信道的估计、均衡技术进行研究设计。仿真结果表明,该物理层能够满足车载自组网对可靠性和有效性的要求。     

一种中小型无线自组网信道接入协议设计

阐述了目前主流的无线自组网信道接入协议,并针对目前工程应用环境提出了一种改进的无线自组网信道接入协议——信道预约多址接入(CAMA)协议。CAMA协议基于IEEE802.11DCF协议思想,通过对物理信道的动态划分,将控制信道与业务信道相分离,实现了业务数据在业务信道的无冲突发送,改善了网络的信道利用率和传输的可靠性。     

移动预测的无人机自组网路由协议

在无人机自组网中,针对贪婪地理路由协议采用周期性信标交换导致邻居表不能准确反映邻居节点位置的问题,提出了一种基于移动预测和链路保持时间的路由协议MP-GPSR。该协议综合考虑节点的移动位置和链路保持时间来选择下一跳,减缓了节点高速移动带来的不利影响,同时使用两跳邻居节点的位置选择下一跳来避绕路由空洞,降低了传统边界转发的路径冗余。仿真结果表明:该协议不但提高了数据分组交付率,而且降低了平均端到端时延和控制开销。     

基于簇内RSSI测距改进的DV-Hop算法

针对DV-Hop定位算法在实际环境中的定位精度较低、通信量较大等问题,在DV-Hop定位算法的基础上提出了一种基于簇内RSSI测距改进的DV-Hop定位算法.该算法利用以信标节点为簇头的分簇策略后,信标节点只发送校正值给其邻居节点,无需泛洪广播,且未知节点只需被动接收,无需交互通信,从而降低网络通信总量;簇内节点利用RSSI测距方案计算其与最近信标节点的距离,相比DV-Hop定位算法以校正值代替一跳通信范围内的所有节点距离更加精确,从而提高节点定位精度.     

基于分簇的车载自组网可信路由协议研究

针对较适用于车载自组网的分簇式路由协议的安全问题,提出一种基于分簇的可信路由算法,即在簇头选择过程根据权重因子进行筛选．该算法将节点通信过程中在一定时间内收发数据包的好坏程度作为其信誉值,在选择簇头过程中将节点的信誉值作为重要的权重因子,由于通信过程中信誉值实时更新,可将低于信誉阀值的节点剔除,从而达到安全目的,实现了在车载自组网中的可信路由．实验结果表明,该算法较WCA（weighted clustering algorithm）算法具有较高的抵抗自私节点的能力．     

方向优先的VANET路由算法研究

针对车载自组网VANET中使用基于位置的GPSR路由协议可能引起的数据反复重传和丢失问题,在选择下一跳节点时将最远转发(MFR)策略改进为非最远转发(NMFR)选择策略,并结合方向优先策略划分相邻节点的优先级,依据综合优先级选择下一跳节点,从而降低端到端时延,提高包交付率.仿真实验表明:改进算法对下一跳转发路径的选取比较稳定,并且可以改善平均端到端延时、丢包率等性能,提高了网络的整体性能.     

一种改进WCA分簇广播路由在高速公路环境的应用研究

针对高速公路上车辆节点运动速度快,拓扑结构变化频繁,传统车载广播算法广播覆盖率低、簇结构不稳定,造成网络负载高等缺点.本文在充分研究高速公路的车载自组网络(vehicle ad hoc networks,VANETs)环境的基础上,提出了一种基于权值的HWCA(Highway Weighted Clustering Algorithm)分簇广播算法.该算法通过增加HRSU(Highway Road Side Unit)节点,有效控制了成簇规模,并通过车辆的行驶模型实时确定簇首节点和首尾网关节点,提高网络广播的可靠性.仿真结果表明,在高速公路环境下,HWCA较现有的车载广播算法有更好的广播覆盖率,更低的簇首变化频率,更稳定的簇结构,并有效地降低了网络负载,减小了系统开销.     

IEEE 802.11e Medium Access Control层QoS机制的改进研究

针对IEEE802.11e Medium Access Control层的QoS机制高负载时存在远端节点冲突和低优先级业务资源被耗尽的问题,提出在牺牲较小带宽的基础上增加一条忙音信道,取代CTS帧在数据信道上的广播,减少远端节点的冲突.仿真结果表明,该方案具有较小的冲突概率,有效地减少了远端节点冲突.同时提出一个解决公平性问题的新思路：在避退时间发送忙音抢占信道,以期提高低优先级业务的接入概率.     

一种收方主动的ad hoc信道接入协议研究

ad hoc网络中,接收方主动的信道接入协议在传输数据分组时减少了握手控制分组,对直接冲突、间接冲突和噪声干扰比发送方主动的信道接入协议更具有健壮性,且对往返时间不敏感.针对RIMA-DP协议不能准确预测数据到达时间,文章利用全向天线的广播特性来对协议中的应答ACK控制分组进行改进,使得在传播中下一跳节点能够根据监听到的ACK来预测数据包的到达时间,提高了吞吐量,降低了端到端的延迟.仿真结果表明了该协议的有效性.     

一种可靠的GPSR改进算法在内河航道中的应用研究

内河航道船舶之间采用高频、甚高频等方式进行信息交换,存在着干扰严重、成本昂贵等问题,为改善并丰富内河航道的通信模式,将城市交通中应用较为成熟的车载自组网(Vanet)技术引入到航道通信中,建立了可靠的端到端的船舶通信方式。针对传统的Vanet中GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing)路由协议相关算法易形成"空洞"、节点传输不可靠的缺点,提出了改进算法GPSR-CH(GPSR for Channel)。该算法通过增加可靠航标节点、改进Hello包结构、预测船舶的运动轨迹等方案大大增强了传输的可靠性。在内河航道模型环境下的仿真结果表明,GPSR-CH比经典的GPSR及其他几种改进算法有更低的分组丢包率和传输时延。     

一种基于网络编码的速率自适应多播MAC协议

针对现有IEEE 802.11协议在无线局域网多播应用中存在可靠性差、吞吐性能不佳等诸多缺陷,提出了一种基于网络编码的速率自适应多播MAC协议RAMPNC.该协议采用网络编码组传输模型发送多播数据,使多播接收节点通过对累积的编码帧进行解码操作恢复出所需的原始数据.此外,RAMPNC利用RTS/CTS 握手信号实现信道状态信息交换,并根据多播接收节点反馈的信道信噪比估值动态调整源端的物理层发送速率.通过使用NS-2模拟器评估RAMPNC协议性能,结果显示,该协议在多播吞吐量,平均帧传输延时和帧投递率等方面获得了比已有ELBP和ARSM协议更好的性能.     

802.11多速率无线局域网中的竞争窗口控制算法

针对此类网络的饱和吞吐量模型,分析了速率调整无法降低帧冲突的原因以及发送节点的尝试发送帧概率对网络性能的影响.基于发送节点的尝试发送帧概率和竞争窗口大小之间的关系,提出了一个802.11多速率无线局域网中控制竞争窗口的方法,该方法通过估计局域网中的平均连续空闲时隙数来控制竞争窗口,因此能够主动减少由于节点数量大造成的帧冲突,从而提高网络性能.模拟实验表明,在802.11多速率无线局域网中,竞争窗口控制算法的引入可以在已有的速率调整算法的基础上使网络性能大大提高,获得更好的吞吐量和公平性.     

基于冲突解决的功率控制MAC协议

功率控制策略可以降低网络能耗,提高信道利用率,然而也会引入更多的隐藏终端,使网络冲突加剧。为了利用功率控制的优势,同时减少网络冲突,文章提出一种应用于无线自组网采用功率控制的介质访问控制(media access control,MAC)协议——反馈功率控制(reactive power control,RPC)协议。在RPC协议中,数据传输过程中的各帧均采用最优发送功率,以降低能耗,提高网络信道利用率,同时,当冲突发生时,协议根据干扰节点是否欲与被干扰节点通信将冲突划分为2类,据此协调节点的数据传输过程,提高网络通信的并行程度,减少数据的重传。仿真实验表明,RPC协议在网络吞吐量方面比SHUSH协议有所提高,同时也减少了网络端到端延迟。