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城市街道场景下的车载自组织网络路由协议仿真与研究

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城市街道场景下的车载自组织网络路由协议仿真与研究

作者：吕晖浙江工业大学

学位级别：硕士

近年来随着生活水平的捉高,社会对车辆的需求也越来越大,由此引发的车辆剧增导致交通问题层出不穷。而随着智能产业化的升级和物联网技术的应用,越来越多的车辆也都开始配备智能化产品,这些产品有效的缓解了这些交通问题。车载自组织网... 详细信息

近年来随着生活水平的捉高,社会对车辆的需求也越来越大,由此引发的车辆剧增导致交通问题层出不穷。而随着智能产业化的升级和物联网技术的应用,越来越多的车辆也都开始配备智能化产品,这些产品有效的缓解了这些交通问题。车载自组织网络作为智能交通中车辆通信的载体,为这些产品的数据交换提供技术支持。由于车载自组织网络中的节点对应的是高速移动的车辆,因此传统的无线路由协议已经不能满足,本文的研究重点就是针对车载自网络的特点研究适合它的无线路由协议。本文首先从车载自组织网络的背景入手介绍它的功能框架和主要技术,接着对车载自组织网络研究中几种常见的无线路由协议进行分类介绍并分析各自的优劣。本文使用SUMO来创建城市街道场景,先是基于地图信息创建道路拓扑,在此基础上设置车辆行驶模型、跟随模型以及交通灯,使仿真场景更加贴近现实场景。论文选取GPSR为主要研究的车载路由协议,在分析其机制和实现方法的基础上,结合路网模型分析其不足并提出了改进方法。最后,论文通过SUMO联合NS2平台对改进的路由协议实现仿真,把移动的车辆节点移植到NS2中添加路由协议,通过计算AODV协议、GPSR协议、改进协议的数据包分组投递率、平均端到端的时延以及网络吞吐量等性能对上述协议进行了分析对比。研究结果表明本文改进的路由协议相比于GPSR协议在节点高速移动的情况下进一步提高了数据包传输的稳健性,更加适合车载自组织网络。

关键词：车载自组织网络 SUMO 路由协议 GPSR协议移动模型

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车载自组网的仿真研究综述

系统仿真学报 2009年第17期21卷 5330-5335,5356页

作者：肖玲李仁发罗娟湖南大学计算机与通信学院长沙410082

车载自组网是近年来无线网络以及智能交通领域的研究热点之一。在真实环境中测试和评估车载自组网的协议和应用有很大难度,因此利用车载自组网仿真工具进行研究就成为了一种很有效的技术手段。从车载自组网仿真的研究意义和研究内容出发... 详细信息

车载自组网是近年来无线网络以及智能交通领域的研究热点之一。在真实环境中测试和评估车载自组网的协议和应用有很大难度,因此利用车载自组网仿真工具进行研究就成为了一种很有效的技术手段。从车载自组网仿真的研究意义和研究内容出发,介绍了车载自组网仿真的发展历程和研究现状,对现有的车载自组网仿真器进行了分类,介绍和比较了典型的车载自组网仿真器,最后探讨了目前车载自组网仿真中存在的问题及未来的发展前景。

关键词：车载自组网移动模型交通仿真网络仿真

基于DTN的地震救助移动模型及路由策略的研究

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计算机应用研究 2014年第12期31卷 3833-3836页

作者：张珊珊王小明曹玉林何早波张杨陕西师范大学计算机科学学院西安710119

通过分析地震救援在黄金时间内的特性需求,在随机路径点模型和随机方向模型的基础上提出了基于DTN(delay tolerance network,DTN)的地震救助移动模型。在该模型下分别对灾民自救和救援队救助两个阶段进行研究,并提出了适合于地震救援系... 详细信息

通过分析地震救援在黄金时间内的特性需求,在随机路径点模型和随机方向模型的基础上提出了基于DTN(delay tolerance network,DTN)的地震救助移动模型。在该模型下分别对灾民自救和救援队救助两个阶段进行研究,并提出了适合于地震救援系统的路由策略,通过机会网络仿真环境ONE进行仿真实验并验证了该移动模型和路由策略的正确性。

关键词：地震救助移动模型延迟容忍网络路由策略机会网络仿真环境

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面向任务的无人机编队组网技术研究

面向任务的无人机编队组网技术研究

作者：徐婷婷电子科技大学

学位级别：硕士

近年来,随着人工智能与航空电子技术的进步,无人机因其“零生命风险”、隐蔽性好、作战效能高等优势被广泛使用在军事作战中。目前,无人机普遍能够执行多种任务类型,相比于单个无人机作战,由多个无人机组成的蜂群状分布的无人机集群战... 详细信息

近年来,随着人工智能与航空电子技术的进步,无人机因其“零生命风险”、隐蔽性好、作战效能高等优势被广泛使用在军事作战中。目前,无人机普遍能够执行多种任务类型,相比于单个无人机作战,由多个无人机组成的蜂群状分布的无人机集群战术更有杀伤力,因此集群作战已经成为现代战场中的主要趋势。无人机群作战的前提是实现群内高效可靠的通信,因此,无人机组网技术,尤其是路由技术成为近年来无人机网络研究的重点。本文重点分析无人机作战中的多种网络场景,设计出可靠高效的路由协议,主要工作如下:(1)针对多无人机作战中的通信协议,对机载自组织网络中的路由协议、移动模型进行分类研究,并选取OLSR作为无人机初步组网协议。为了深入分析无人机作战场景,根据无人机群作战特点,本文重点研究RPGM和Pursue两种群移动模型,分别用于模拟侦查监视和追踪打击等群组移动轨迹。此外,还研究了仿真软件NS-3的功能和体系结构,并在NS-3中实现了群移动模型的功能设计,为路由协议性能分析提供了软件基础。(2)针对OLSR协议无法满足多种作战场景中业务需求的问题,本文依据美军作战模式设计了无人机作战网络架构,提出了基于综合链路感知的自适应OLSR协议,并在NS-3仿真平台上完成了新增路由模块的设计。这个协议是在OLSR协议基础上增加了链路感知与参数自适应两种机制。其中,链路感知机制是利用无人机网络中节点移动性以及位置信息,测量链路过去、当前以及未来的稳定性,用于增强ETX机制,优化了MPR选择算法与路由选择算法。参数自适应机制综合考虑了网络节点连接度、网络规模以及UAV飞行速度,调整控制分组发送间隔。(3)针对在无人机作战中存在大量数据分发业务需求,如果仅仅使用单播路由进行组网,会导致网络带宽利用率低的问题,本文扩展OLSR的组播路由功能,引入了基于树型结构的组播OLSR协议,并在NS-3中实现模块功能设计。该协议充分利用了单播路由OLSR维护的拓扑信息和邻居信息,结合组播信息优化MPR选择算法,通过交换相关控制分组在源节点和组播成员节点之间建立起组播树,根据树的结构计算源端到目的端的最短路径进行数据的转发。(4)针对提出的两种路由协议,在NS-3上进行多次仿真,分析不同网络场景下路由协议性能。结果表明,与OLSR协议相比,基于链路感知的自适应OLSR协议能够自适应多种典型作战类型下的网络场景。此外,通过对组播OLSR协议性能的仿真表明,组播链路状态路由协议能够满足无人机数据分发的需求,提高了带宽利用率与无人机的作战效能。

关键词：无人机机载自组织网络 OLSR协议移动模型组播OLSR协议

3G/WLAN网络中基于终端移动与业务认知的动态负载均衡机制

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计算机学报 2010年第9期33卷 1569-1579页

作者：刘琪袁坚山秀明苏伟张宏科清华大学电子工程系北京100084 北京交通大学电子信息工程学院北京100044

下一代无线移动通信要求异构网络之间相互协作,3G蜂窝网与WLAN之间的密切合作将为用户提供无缝的业务链接与多样化通信服务.终端移动与业务时空分布的不均衡性是影响网络性能的重要因素,3G/WLAN网络中业务负载均衡策略是提高网络整体性... 详细信息

下一代无线移动通信要求异构网络之间相互协作,3G蜂窝网与WLAN之间的密切合作将为用户提供无缝的业务链接与多样化通信服务.终端移动与业务时空分布的不均衡性是影响网络性能的重要因素,3G/WLAN网络中业务负载均衡策略是提高网络整体性能的有效途径.首先,文中提出了一种新的基于终端移动与业务认知的动态负载均衡(DLB-MSA)机制,该机制重点关注业务潜在用户,通过动态优化的联合业务接入控制,使得每个无线接入点的业务量与其通信资源保持匹配关系,实现网络的负载均衡.然后,为了探讨终端移动对无线网络通信性能的影响,文中创建了一种新的基于2维终端速率分类与状态转换的移动模型,并且给出了相应的Markov分析方法.该模型能够更准确地反映用户移动规律,通过比较简单的参数学习来逼近3G/WLAN网络中终端的群体移动特征.最后,文中基于该模型对DLB-MSA机制进行性能评估,通过仿真验证了该机制的有效性.

关键词： B3G WLAN 动态负载均衡移动模型业务认知

基于QoS升降级的无线异构网动态带宽分配策略研究

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高技术通讯 2010年第11期20卷 1121-1128页

作者：陈月云王莉谈振辉北京交通大学轨道交通控制与安全国家重点实验室北京100044 北京科技大学信息学院通信工程系北京100083

利用异构无线网络环境下实时多媒体业务传输带宽可变的特点,提出一种基于服务质量(QoS)升降级的动态带宽分配策略。该策略针对系统带宽资源不足的情况,给出基于信道容量对多媒体用户进行平缓QoS升降级的方法,使系统在用户可接受的降级... 详细信息

利用异构无线网络环境下实时多媒体业务传输带宽可变的特点,提出一种基于服务质量(QoS)升降级的动态带宽分配策略。该策略针对系统带宽资源不足的情况,给出基于信道容量对多媒体用户进行平缓QoS升降级的方法,使系统在用户可接受的降级程度内接入更多的呼叫,进一步,为得到满意的服务等级(GoS),设置一个限制新呼叫接入的带宽阈值,并基于Markov模型给出该阈值的计算方法。与固定划分降质水平的带宽分配策略比较的结果表明,上述带宽分配策略能有效降低新呼叫阻塞率(CBP)与切换呼叫中断率(HDP),同时能明显提高带宽资源利用率。

关键词：无线异构网移动模型带宽分配 QoS升降级切换

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多跳移动无线自组织网络容量研究

多跳移动无线自组织网络容量研究

作者：陈睿电子科技大学

学位级别：硕士

无线移动自组织网络(mobile ad hoc network,MANET)由于其不依赖基础设施、无中心、自组织、抗毁性强、动态拓扑、多跳路由等特点,被认为是一种较为特殊的无线网络。因为这些特点,它具有临时性、按需性、自动性等性质,所以这种网络被广... 详细信息

无线移动自组织网络(mobile ad hoc network,MANET)由于其不依赖基础设施、无中心、自组织、抗毁性强、动态拓扑、多跳路由等特点,被认为是一种较为特殊的无线网络。因为这些特点,它具有临时性、按需性、自动性等性质,所以这种网络被广泛应用于军事通信和抗震救灾等领域,是一种非常具有潜在价值的移动无线网络。目前,MANET的理论研究已经成为无线通信网络研究的一大分支,其中MANET的容量问题,受到国内外广大学者的关注。本论文以提供理论依据来构建优质网络为目的,深入分析了MANET容量与时延问题,对网络系统模型进行抽象与建立,进而推导出容量与时延的理论表达式。本文以不同移动模型为基础,针对MANET的特点,构建网络系统模型,其中主要包括移动、场景、节点间干扰等模型的建立。在移动模型为参考点组移动模型的情况下,本文分为两部分进行讨论和推导。第一部分为逻辑中心保持不动时,经过推导得出容量的上界,并采用一种路由策略,得到在此路由策略下的容量下界与时延,并分析了网络大小对容量的影响;第二部分为逻辑中心运动时,本文同样推导得出容量的上界,并提出一种路由策略,得到了在此路由策略下的容量下界与时延。最后本文对这两种情况下得到的结论进行了分析和仿真,得到了一个基于此模型下的最优分组数,使得时延与容量的比值达到最优。其次,本文在移动模型为随机步行移动模型的基础上,考虑到此移动模型小范围移动这一特征,添加了局部记忆条件,得到在此记忆条件下节点的相遇概率。在采用多副本两跳中继路由策略下,推导出网络中各传输阶段的成功概率,从而得到了局部记忆条件下容量与时延上限的表达式。同时,本文考虑到添加纯中继节点对网络性能的影响,提出一种多副本两跳纯中继路由策略,对其进行分析推导,对容量与时延进行折衷分析,得到了最优纯中继节点数,使得时延与容量的比值达到最优。本文最后在不同移动模型下对MANET路由协议进行性能仿真。本人利用NS2网络仿真工具与BonnMotion移动模型生成工具搭建了网络仿真平台,对随机停留点移动模型、参考点组移动模型、随机步行移动模型进行网络仿真,得到了平均端到端时延、吞吐量等性能参数。分析并研究不同移动模型在路由协议下参数的差异,从而指出了不同应用场景下较适用的路由协议。

关键词： MANET 容量时延移动模型

基于SUMO车载自组织网络路由协议的研究与实现

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基于SUMO车载自组织网络路由协议的研究与实现

作者：王云谦南京邮电大学

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随着汽车和公路的逐步智能化,越来越多的移动设备装载了无线通信设备,这就使得整个车联网以及针对车联网的相关应用的研究势必成为必然的发展趋势。而车载自组织网络(Vehicular Ad-hoc Networks,VANETs)在交通安全和商业上的应用也得到... 详细信息

随着汽车和公路的逐步智能化,越来越多的移动设备装载了无线通信设备,这就使得整个车联网以及针对车联网的相关应用的研究势必成为必然的发展趋势。而车载自组织网络(Vehicular Ad-hoc Networks,VANETs)在交通安全和商业上的应用也得到了前所未有的关注,其必将在未来的车联网智能交通系统中发挥重要的作用。本文在分析当前对VANETs体系框架及特点研究的基础上,着重介绍了适用于不同环境和场景的路由协议的优势和不足,并针对VANETs中常用的GPSR路由协议存在的缺陷,提出一种基于路口辅助的自适应分区的GPSR路由协议改进算法。下面简单阐述本文所研究的主要内容:首先,改进SUMO默认的Krauss移动模型。Krauss模型对VANETs中车辆移动的模拟采用的是一种避免碰撞机制,比较适合仿真车辆汇聚路口情形(即减速情形下)。尽管Krauss模型非常的接近真实的车辆行驶状态,但此模型分析设计的建模是对车辆紧急刹车情况下,即从当前速度v到0的跟随建模过程。对于之后车辆加速的行驶过程,其加速度的操作采用的是跳跃机制(即加速度会瞬间达到最大值),显然不符合实际的加减速操作。因此,我们提出了一种加速减速跟随模型ADFM,以弥补Krauss模型的不足。ADFM模型通过跟踪前方车辆的速度变化情况,改变车辆加速或减速行驶,使得车辆的加速或减速得以平稳进行。其次,基于地图信息构建路网模型。对VANETs场景环境的详细建模,有利于路由协议的执行。本论文提出的RAAP路由协议是基于地图信息的路由协议,而通过前面车辆行驶移动模型的简单介绍,我们也知道需要对路网场景信息进行分析。因此,本文还针对从OpenStreetMap导入的GIS地图数据,建立一个符合实际的路网模型。在提出的RAAP路由协议的数据转发策略中,利用路网模型信息实现路口列表的建立与维护、交叉路口的判断等功能。再者,结合VANETs的路网模型,分析GPSR路由协议的不足,并改进GPSR路由协议数据包的转发策略,提出一种基于道路信息辅助的自适应分区模型路由协议(RAAP)。该算法是将转发策略分为两个部分加以实现:一是处于路口的节点采用分区模型算法,实现路由方向决策,继而采用路口贪婪转发策略,选择最优下一跳节点;二是处于路段的节点直接采用改进的路段转发策略转发数据分组。最后,基于SUMO结合NS2仿真VANETs实际交通场景的车辆移动情形以及仿真实现RAAP路由协议。实验结果表明,ADFM跟随模型能够有效快速的疏散交通拥堵的车流,并且对于网络中车辆的移动情况能够很好的保持着一个加速或减速的平稳过程,而不会出现速度变化过大的跳跃现象。同时,在NS2中添加改进的路由协议进行仿真,分析新协议与GPSR等路由协议端到端的投递率率、吞吐量、包延时等性能,实验结果表明,新的路由协议比传统的GPSR协议具有较高的稳健性,提高了整个通信网络数据报文的投递率和吞吐量。

关键词：车载自组织网络 SUMO 路由协议 GPSR协议移动模型

无线传感器网络中高斯-马尔科夫移动模型参数特性研究

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黑龙江大学自然科学学报 2014年第5期31卷 677-680页

作者：陈宇王微微陈静静成帅帅中国石油大学(华东)信息与控制工程学院青岛266580

高斯-马尔科夫移动模型(GM模型)是一种比较符合现实场景的节点运动模型,但是GM模型参数选择复杂,如果参数选择不当,移动节点会超出仿真区域,进而影响模型的性能。本文对GM模型的参数进行了仿真分析,结果表明初始速度对节点的超界率和覆... 详细信息

高斯-马尔科夫移动模型(GM模型)是一种比较符合现实场景的节点运动模型,但是GM模型参数选择复杂,如果参数选择不当,移动节点会超出仿真区域,进而影响模型的性能。本文对GM模型的参数进行了仿真分析,结果表明初始速度对节点的超界率和覆盖率影响不大,而随着α值的增大,节点超界率增大,覆盖率呈先增大后减小的趋势;随着边界阈值λ的增大,超界率减小,但覆盖率也减小。在实际应用中,应当确保超界率在可接受范围之内的前提下,尽量提高节点的覆盖率。

关键词：无线传感器网络移动模型高斯-马尔科夫参数特性