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城市车联网的路由技术研究

城市车联网的路由技术研究

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作者：张益静电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,城市机动车辆使用量保持高位且呈快速增长趋势,这对城市车联网中的数据传输提出了更高的要求。针对城市车联网中的车辆通信设计高质量的路由策略是当前亟待解决的问题。由于其所应用的环境的特性,城市车联网路由设计面临着三大难... 详细信息

近年来,城市机动车辆使用量保持高位且呈快速增长趋势,这对城市车联网中的数据传输提出了更高的要求。针对城市车联网中的车辆通信设计高质量的路由策略是当前亟待解决的问题。由于其所应用的环境的特性,城市车联网路由设计面临着三大难点,一是车辆节点高移动性造成网络拓扑变化频繁,二是节点运动轨迹受道路拓扑、交通状况以及交叉路口的红绿灯的限制,三是车辆节点的无规律性移动造成了节点分布不均匀。此外,基础设施在城市环境中难以部署,因此通过部署大量基础设施来提高车联网通信质量是不可取的。针对城市车联网存在的这些问题,考虑到路由策略应根据通信对象的移动类型进行调整,本文将车联网中的通信分为了车辆与固定节点通信和车辆与移动节点通信两种,并结合城市车联网特点分别对这两种通信提出了相应的路由解决方案,旨在在有限的基础设施前提下降低端到端的延时并提高包传输率。本文的主要研究内容及创新如下所示:(1)针对城市车联网环境中车辆与固定节点的通信,鉴于城市公交车具有覆盖范围广、固定线路、规律性服务等优点,本文提出了一种基于公交车轨迹的路由策略。该算法首先根据公交车线路轨迹信息构建基于公交车线路的路由图,采用最短路算法来选取路由轨迹。在数据转发过程中,采用两层中继模式进行数据转发,其中公交车作为主要中继,承担着路由决策和数据转发任务,其他车辆作为辅助中继,用于为两个主要中继提供多跳通信。经仿真测试验证,该算法在包传输率和传输延迟等路由性能上有了显著的提升。(2)针对城市车联网环境中车辆与移动节点的通信,本文提出了一种基于交叉路口的分布式路由策略。该算法首先提出了交叉路口车辆雾的概念,其中等待在交叉路口的车辆组成车辆雾,充分利用交叉路口等待车辆的计算存储资源。交叉路口车辆雾先应式地建立相邻交叉路口间的多跳链路,能够减少消息在交叉路口间的传输延时;同时,交叉路口车辆雾周期性地评估相邻路段的路况,在路由决策时根据路段路况优先选择出车辆密度高的线路作为路由线路。根据目的节点的位置,交叉路口车辆雾动态地调整路由方向。经仿真测试验证,该算法能够适应动态变化的城市车联网环境并提高了路由性能。

关键词：城市车联网路由算法公交车轨迹交叉路口

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