智能城市车载网络分层分区协作通信模型研究

城市车载网络能为解决城市交通问题提供有效的方法.大多数已存在的传输模型由于不能解决车辆的高速移动、复杂城市交通环境和多变的交通密度问题,导致传输效率低、可靠性能差.该文紧紧围绕城市环境信号传输衰减、红灯等停、固定和周期的公交运行模式,提出分层分区的通信模型.该模型充分利用公交的固定路线运行和普通车辆与公交之间的簇首节点转发策略进行优化,将车辆之间复杂的不确定的传输协议转换成协作的、稳定的3层模型.设计了有限时延内的单跳转发机制,以保证公交协助转发的可靠性和有效性; 设计了簇首触发转发机制以适应不同的车辆密度.仿真实验表明,整体模型具有较高的传输效率和较低的时延,且对于具有高移动性和复杂道路环境的城市车载网络具有较好的适应性.     

VANET中基于动态传输范围的可靠性路由协议

在车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Networks,VANET)中,车辆密度不断变化而传输范围固定不变导致了网络中连通性差,误比特率高的问题.车辆的移动性会降低通信过程中链路的稳定性,影响通信效率.提出一种基于动态传输范围的可靠性路由协议(Reliability Routing Protocol based on Dynamic Transmission Range,RRDR),根据道路上局部车辆密度调节传输范围的大小,保证网络的连通性,降低数据传输延迟.并且提出了适应城市环境的通信链路可靠性模型,可以提高路由过程中的数据投递率.仿真结果表明,RRDR协议在城市环境中表现出良好的性能,提高了网络的连通性和稳定性.     

基于簇首负载均衡的无线传感器网络分层路由协议

针对分层无线传感器网络的簇首选择开销大,靠近汇聚节点(Sink)的簇首容易负载过重,且路由需经多跳才能至Sink而导致时延大等问题,提出充分考虑簇首负载均衡的路由协议;采用多Sink节点来构建网络,运用接收信号强度指示对网络进行梯度分簇,使用移动传感节点在簇首和Sink之间转发数据;仿真实验验证了上述方案能有效地均衡无线传感器网络中的簇首负载,从而降低网络传输时延与能耗,提高网络生存周期;对于解决无线传感器网络单点失效及网络能耗高等问题有重要的价值。     

城市车联网中紧急消息的快速广播路由研究

研究了车载自组织网络(VANET)中紧急安全消息的多跳广播协议,针对城市场景的特点提出了一种基于最小期望剩余时延转发的广播算法(BP-MEDF).该算法综合考虑了信号衰落、排队时延、广播干扰和车辆快速移动等因素,提出基于最小期望剩余时延的中继优选模型,结合城市道路的静态和动态路由属性,协议规定发送端首先指定最佳中继快速转发消息,当指定的中继转发失败时其他接收节点协作转发以确保路由可靠性.通过NS2仿真表明,相比于传统的协议, BP-MEDF在满足一定广播可靠性的前提下,降低了广播时延,具有更高的广播效率.     

基于模糊逻辑的VANET安全消息路由方法

现有车载自组织网络(VANET)安全消息路由方法通常给度量因素设置固定权重,导致在动态车载网络环境中性能不佳,为此本文提出一种基于模糊逻辑的VANET安全消息路由方法.首先,综合考虑当前转发车辆与邻居车辆之间的相对速度、邻居车辆与安全消息目的地的方向偏差以及邻居车辆通信范围内的车辆密度等因素,利用模糊逻辑系统对所有候选...     

基于位置信息的多车协同碰撞预警协议

在车载自组网中,无线信道的通信质量直接影响了EWM(emergence warning message)的多跳广播传输性能.为提高车辆在复杂信道环境下的EWM传输效率、降低延时,综合考虑交通环境下无线网络信号的可靠性、消息传输的实时性及道路交通状况信息,提出一种基于位置信息的多车协同碰撞预警协议(vehicle collision warning protocol,VCWP).该协议在通信范围内选取首选转发车和候选转发车,在进行退避时间的选取时,采取基于邻节点密度的信道竞争机制,以保证EWM在复杂信道环境下的低时延、可靠送达.仿真验证表明VCWP与GPSR(greedy perimeter stateless routing)、IEEE 802.11p协议的BEB(binary exponential back-off)退避策略相比具有良好的性能,提高了EWM传输成功率,降低了时延,为复杂信道通信质量环境下EWM的传输提供了可靠性保证.     

ROGR:基于定向道路的地理位置路由

地理位置路由协议被广泛应用于车载网络VANETs(vehicle Ad Hoc networks),然而在真实的城市场景中,由于复杂的道路拓扑和车辆移动,网络拓扑呈动态变化,给地理位置路由协议提出了挑战。传统的基于定向节点地理位置路由遭受可达性和可扩展性的折衷问题。为此,提出面向VANETs城市场景基于定向道路的地理位置路由ROGR(road-oriented geographic routing)协议。ROGR协议利用道路数字地图信息,并结合了基于源节点转发和基于接收节点转发机制。在每一跳中,利用数字地图信息和周期的beacon包,源节点计算各路段的权值;并选择具有最大权值的路段作为数据包传输路段,再将该路段上的车辆作为下一跳转发节点的候选节点。然后,这些候选节点利用基于退避时延机制竞争转发数据包。仿真结果表明,提出的ROGR协议具有好的可达性和可扩展性。     

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.     

一种基于分簇优化的VNDN数据转发方法

车辆命名数据网络（VNDN）是一种架构于NDN上的车辆自组织网络（VANET）,是基于信息中心网络体系的未来车联网典型代表之一.在VNDN中,车辆的移动性会导致基于耦合路由的NDN数据交互出现通信链路断裂问题.鉴于此,提出了一种基于分簇的车辆移动预测及数据转发方法 .利用卡尔曼滤波预测机制,对具有相似移动特征的车辆进行分簇,同时引入网关节点来合理控制簇的大小并保证相邻簇之间的通信.仿真结果表明：所提方法能够有效降低数据传输时延,提高数据交付成功率.     

分布式能量高效的WSN非均匀分簇路由多跳算法

针对无线传感器网络路由存在能量空洞的问题,提出一种分布式非均匀分簇路由算法.该算法在选择候选簇首时引入位置因子和平均能量因子来平衡全网节点的剩余能量;网络运行过程中,候选簇首通过自适应校正其竞争半径进行非均匀分簇.采用基于能量和距离的能耗函数入簇机制以均衡全网能量消耗,利用多跳动态路由以避免稳定传输阶段转发节点因能耗过大而快速死亡.通过构建网络模型,采用Matlab对文中算法和UCR算法进行仿真分析比较.仿真结果表明:文中算法簇首消耗能量的方差波动不大较稳定,相比UCR更好地均衡了簇首能量消耗,并且能够有效避免能量空洞,均衡网络负载,网络生命周期较UCR算法提高了约34%.     

城市公交车辆互联自适应模型研究与实现

以城市公交车辆运行为研究对象,分析当前公交车辆的实际运行情况,利用移动自组织网络相关知识,提出一种自适应的公交车辆运行模型,最后利用相关网络仿真软件对系统模型进行仿真.仿真实验表明,利用自适应后的公交车辆仿真系统能够提高公交车辆的运行效率,此对城市公交车辆的实际运行具有重要的参考意义.     

基于复合中继的车载自组织网络数据传输算法

在车载自组织网络中,传输安全类相关的数据时,要求满足低时延和高可靠性,针对高速公路场景中危险警告消息数据的传输,提出一种基于邻居信息的多候选复合中继安全数据传输算法.车辆节点之间通过相互交换Hello Message构建2跳邻居表,在选择下一跳转发节点时利用2跳邻居节点信息得到一个复合参数,该复合参数综合考虑了车辆速度、位置和行驶方向3个因素.根据得到的复合参数值确定转发优先顺序,最高优先级车辆节点被确定为最佳中继转发节点,次优先级车辆节点作为备选中继转发节点.在最佳转发节点发送消息失败时,由备选转发节点继续完成消息转发任务,从而提高数据传输成功率.理论分析和仿真结果表明,提出的算法在实时性和可靠性方面有明显提升.     

基于最短时延优先的交通安全预警VANET路由协议

针对高速公路安全预警需求,设计了一种VANET协作安全预警路由协议.该协议采用方向性广播转发路由技术,从后方车辆中选择传输时延最小的节点作为转播节点.协议在保证危险区域内相关车辆都能收到预警信息的条件下减少转播节点数量.与经典协议DF相比,该协议在理想传输环境和加入随机传输延迟模型环境下的NS-3仿真实验,都能够减少预警信息传输数量、降低传输时延,提高网络质量.结果表明,协议可以保证驾驶员能够及时获取预警信息,消除时延累积效应对交通安全的影响.     

一种基于链路质量的蚁群优化VANET路由算法

针对城市环境下车载自组织网络(vehicular ad hoc network, VANET)中车辆信息传输性能不稳定的问题,提出了一种基于链路质量的蚁群路由算法实现信息可靠稳定的传输。通过道路中的车辆密度,通信半径,数据包大小分析当前道路的连通概率、传输时延以及分组投递率,并建立数学模型,评价当前传输道路的链路质量;引入局部链路质量(local link quality, LQ)和全局链路质量(global link quality, GQ)改进蚁群算法的路段选择公式,得到最优的信息传输路径。仿真结果表明,该算法在收敛速度、数据包传输时延和分组投递率方面优于其他算法。该算法的提出能够实现城市场景下车辆信息可靠、稳定、高效地传输。     

车载自组织网络中的非最远转发机制

车载自组织网络(VANETs)利用无线通信技术,实现了车辆之间的交通信息共享。已有的车间通信路由协议通常采用最远传输(MFR)机制选择转发节点,但是无线信道的过渡区会造成数据的频繁丢失和反复重发。该文通过分析无线信道收包率模型,提出了非最远转发机制(non-MFR),并定义了通信性能指标,对转发节点的选择策略进行了优化;通过选择非最远邻居作为转发节点,降低总体带宽消耗。仿真结果验证了该转发机制的有效性。     

无线传感网络分簇节点节能传输实验模拟分析

为了提高无线传感网络分簇节点节能传输控制能力,提出基于最优节能控制的无线传感网络分簇节点节能传输实验模拟分析方法.构建无线传感网络分簇节点优化部署模型,建立路由均衡控制下的无线传感网络分簇节点节能传输低能耗调度信道模型,采用自适应均衡的路由转发控制协议实现无线传感网络分簇节点节能路由探测协议设计,提取无线传感网络节点传输的相干性特征值,结合模糊特征提取方法进行无线传感网络分簇节点节能传输过程中的最优特征量提取,实现网络分簇节点节能传输的优化控制和自适应均衡调度.仿真结果表明,采用该方法进行网络分簇节点节能传输的自适应能量均衡性较好,数据转发的成功率较高,具有很好的节点数据收发控制和节能传输能力.     

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.     

车路协同环境下公交车队车速优化调控方法

城市公共交通系统具有服务频率高、客流需求大、运行环境复杂等主要特点,公交车辆之间串车、交叉口延误、站点延误等问题较大,严重影响了公交系统的运输效率以及服务可靠性。公交优先控制是降低公交车辆在信号控制交叉口延误的有效方法,然而当前研究主要考虑公交车辆的通行效率需求,欠缺考虑公交车辆之间的串车以及交叉口下游站点由于泊位数不足而导致的排队延误问题。本研究基于车路协同环境提出了一种公交车队运行速度调控方法,让公交车辆以协同车队的方式主动适应信号配时相位;同时,对协同车队引入准入规则,使得协同车队同时满足串车预防与下游站点停靠泊位数约束的双重要求。实例研究结果表明:该方法在显著降低信号控制交叉口公交车辆停车延误的同时,可以有效避免同一线路公交车辆的串车现象以及站点排队进站情况,实现了公交运行效率与可靠性的双重提升。     

车载传感网中基于聚合签名的认证方案

利用无证书公钥密码体制构造一种新的聚合签名算法, 以实现车载传感网中车辆节点之间信息传输的安全认证. 该方案通过路侧单元生成的影子值与周围节点进行通信, 实现了车辆用户的条件隐私保护. 实验结果表明, 该方案不仅能消除复杂的证书维护成本, 也解决了密钥托管问题, 且满足了消息的认证性、 匿名性、 不可伪造性和可追踪性等性质, 通信效率较高, 消息验证时延较短.     

一种基于非均匀分簇的能量感知路由协议

针对无线传感器网络多跳数据传送过程中,由于某些节点承受过多的转发任务而产生死亡的"热区"问题,提出了一种基于非均匀分簇的能量感知路由协议(Energy-Aware Routing based on Uneven Clustering EAR-UC).该协议通过控制不同位置候选簇首的竞争范围,使网络划分为不同尺寸的簇,越靠近基站簇的规模越小,同时还通过候选簇首的剩余能量调整其竞争范围,从而使得靠近基站的具有较多剩余能量的簇首能承担更多的转发任务.协议通过簇内混合路由机制,减少规模过大的簇的簇首能量消耗,簇间采用多跳路由机制,进一步减少簇首转发数据时的能量消耗,延长网络生命周期.仿真结果表明,EAR-UC能够有效地平衡簇首间能量差异、延长网络生存周期.