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基于位置矢量的gpsr改进路由协议

基于位置矢量的GPSR改进路由协议

作者：吴晶福建师范大学

学位级别：硕士

车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Networks,VANET)作为无线自组织网络(Mobile Ad Hoc Networks,MANET)面向车辆通信的具体应用,在智能交通和娱乐服务方面展现出良好的发展前景。但是由于VANET存在不同于MANET的特性,使得以往较为成熟... 详细信息

车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Networks,VANET)作为无线自组织网络(Mobile Ad Hoc Networks,MANET)面向车辆通信的具体应用,在智能交通和娱乐服务方面展现出良好的发展前景。但是由于VANET存在不同于MANET的特性,使得以往较为成熟的自组织路由协议并不能够直接适用。因此针对VANET的特性开发专用的路由协议对于车载自组织网的使用和普及具有重要的意义。本文选取了典型的gpsr位置路由协议进行研究,细致分析了其工作原理和不同环境下存在的缺陷,针对其中的部分缺陷提出了一种基于位置矢量的gpsr改进协议。首先对VANET的起源和重要分层的协议做了简介,总结归纳了VANET的特点和研究难点。接着以路由协议的研究为重点,对典型的路由协议分类展开分析。在全面了解路由工作机制的基础上,针对gpsr协议的缺陷和相应的解决方案作出了归总。在位置矢量的计算基础上,通过简单的冗余消除手段,对gpsr协议作出改进,提出gpsr-PV改进协议。此外还特别对高速公路的违规逆行给出了初步设想。最后结合SUMO(Simulation of Urban Mobility)和NS2(Network Simulator version2)平台,实现在高速公路场景下的模拟仿真。并通过与原有协议的对比,证明改进后的协议在性能上有所提高。

关键词：车载自组织网络 GPSR路由协议位置矢量 NS2仿真平台

城市场景下车载自组网中GPSR路由协议的研究

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城市场景下车载自组网中GPSR路由协议的研究

作者：张帆吉林大学

学位级别：硕士

近年来,车辆间通信已成为国内外研究的热点。实现汽车之间的无线通信可以使驾驶者能够在超视距的情况下获得实时路况信息和周围车辆的状况信息,不仅可以有效减少交通事故,改善交通流量状况,而且还可以为行车旅行带来了极大的便利。移动... 详细信息

近年来,车辆间通信已成为国内外研究的热点。实现汽车之间的无线通信可以使驾驶者能够在超视距的情况下获得实时路况信息和周围车辆的状况信息,不仅可以有效减少交通事故,改善交通流量状况,而且还可以为行车旅行带来了极大的便利。移动自组织网应用在车辆通信方面具有很多有利条件,譬如在网络拓扑结构、网络健壮性以及延时方面具有更好的优势。车载Ad Hoc网络,融合了移动自组织网络技术,是应用于汽车之间的特殊的无中心移动自组织网络。区别于传统的Ad Hoc网络,它有着全新的应用场景,而且移动节点都是高速移动的车辆,网络的拓扑结构变化频繁,传统的Ad Hoc网络技术已经不能适应车载自组网的要求。而路由协议作为车载AdHoc网络的关键技术在很大程度上决定了整个网络系统的性能。因此,如何设计出有效的路由算法保障信息及时、可靠地传递,一直是车载AdHoc网络的研究热点。本文在分析了车载Ad Hoc网络的体系结构及特点的基础上,对目前一些具有代表性的车载路由协议进行了分类和比较,选择了基于地理的GPSR路由协议展开研究。基于研究需要,首先建立路网模型;在此基础上针对gpsr协议在城市环境中存在的问题,提出了障碍物的阻隔算法,对GPSR路由协议进行了一定改进。下面详细介绍本文的工作情况及研究内容： 1.介绍传统Ad Hoc网络的特点以及车载Ad Hoc网络的体系结构。与传统的Ad Hoc网络相比,车载自组网具有其独特的特征。主要表现在：不存在严格的能量限制;通过GPS和GIS可以为节点提供位置定位和地理信息;车辆受交通规则的约束移动更有规律;无线通信容易受障碍物的干扰影响。这些因素,都是研究车载Ad Hoc网络路由协议需要考虑的问题。接着介绍了车载AdHoc网络的路由协议的分类,对基于拓扑和基于地理的路由协议进行了分析比较,指出基于位置的路由协议比基于拓扑的路由协议更具优势。 2.城市环境下交通情况极为繁复,车辆的移动受道路状况和交通规则的限制,选择适当的节点移动模型是设计好路由协议的基础。本文首先介绍了几种经典的移动模型,通过分析证明并不适合应用于城市环境,随后又介绍了几种适用于城市场景的节点移动模型。最后本文对城市路网做出了抽象的描述,对路网结构进行了详细的划分,将路段和结点作为路网的基础设计数据结构,对仿真需要用到的属性进行了封装,为以后的路由协议的研究和改进评价奠定了坚实的基础。 3.在完成以上工作后,分析了GPSR路由协议应用于城市环境所存在的缺陷,发现建筑物的阻挡对路由协议影响巨大。通过对建筑物贯穿损耗的研究,定义了阻碍度的概念以及障碍物的阻隔算法,提高了gpsr协议中转发节点选取邻节点的有效性。之后结合路网信息对转发策略的选择提出了一些改进思想,一定程度上避免了路由冗余和路径割断。最后通过仿真结果可以看出,改进后的协议分组投递率要高于gpsr协议。

关键词：车载Ad Hoc网络 GPSR路由协议路网模型障碍物阻隔算法

VANET环境下基于信任管理的gpsr改进协议

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VANET环境下基于信任管理的GPSR改进协议

作者：田永波南京林业大学

学位级别：硕士

车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Network,VANET)是一种分布式多跳无线自组织网络,通过车与车、车与路边单元之间的通信来提高道路交通的安全性。贪婪边界转发的无状态路由(Greedy Perimeter Stateless Routing,gpsr)协议作为基于位置... 详细信息

车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Network,VANET)是一种分布式多跳无线自组织网络,通过车与车、车与路边单元之间的通信来提高道路交通的安全性。贪婪边界转发的无状态路由(Greedy Perimeter Stateless Routing,gpsr)协议作为基于位置的路由协议中最适合VANET场景的协议,引起了研究人员的广泛关注。然而该协议在进行下一跳选择的路由决策时考虑不足,同时,开放式的网络环境给安全造成很大威胁。因此,本文综合考虑VANET环境下路由协议的最佳路由决策和安全性,对gpsr协议进行了改进。主要研究内容如下:(1)针对gpsr协议路由决策时考虑不足导致的节点间链路不稳定和路径冗余的问题,提出了综合度量值模型。gpsr协议在贪婪转发选择下一跳节点时,仅仅考虑了中继节点与目的节点间的距离,忽略了其他影响路由决策的因素。因此,本文提出了P-gpsr协议,在节点进行下一跳选择的路由决策时,综合考虑了节点间距离、方向、密度和链路稳定性。通过节点综合度量值选择下一跳节点,做出避免路径冗余和考虑链路稳定性的路由决策。(2)针对恶意节点严重威胁网络安全的问题,本文提出了一种T-gpsr协议,该协议在VANET环境中使用信任管理模型,对gpsr协议进行改进。该信任模型中,源节点通过获取直接信任值和邻居节点的间接信任值对待选节点进行综合信任值计算。将综合信任值低于信任阈值的节点作为恶意节点从待选节点集中删除,减少恶意节点对网络安全的影响。同时有条件地选择不同信任区间的节点以避免某个节点被过度选择的情况。除此之外,还加入了对新节点信任值的初始化,让新节点有更多机会参与分组转发。(3)为进一步提高路由性能,融合综合度量值模型和信任管理模型,提出基于信任管理的gpsr改进协议PT-gpsr协议。通过综合度量值和综合信任值两个指标解决路由决策考虑不足带来的问题,而且还降低了恶意节点对网络安全的影响,最终提高网络性能。基于NS3(Network Simulator version 3)网络仿真器和SUMO(Simulation of Urban Mobility)交通仿真器构建仿真实验平台,对gpsr协议、P-gpsr协议、T-gpsr和PT-gpsr协议在两种环境下进行仿真实验。实验结果表明,在相同条件下,加入综合度量值模型和信任管理模型的PT-gpsr协议受恶意节点影响最小,分组投递率和平均端到端时延表现更好。

关键词：车载自组织网络综合度量值模型信任管理模型 GPSR路由协议

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面向协同控制的无人机集群组网关键技术研究

面向协同控制的无人机集群组网关键技术研究

作者：高延忠桂林电子科技大学

学位级别：硕士

随着航空技术的进步,面向协同控制的无人机集群以信息共享、任务协同、效能倍增的优势在军事领域和民用领域中得到越来越广泛的应用。集群在空中以自组织的形式构成一张无人机自组织网络,该网络无需固定的中心基础设施,组网灵活且抗毁... 详细信息

随着航空技术的进步,面向协同控制的无人机集群以信息共享、任务协同、效能倍增的优势在军事领域和民用领域中得到越来越广泛的应用。集群在空中以自组织的形式构成一张无人机自组织网络,该网络无需固定的中心基础设施,组网灵活且抗毁性强。无人机自组网中各节点在执行任务时,除了需要较低的时延以满足实时控制、实时协作的需求之外,还需要传输大量的感知信息,因此如何在保证网络时延性能的同时实现信道资源的高效利用也是一大挑战。媒体接入控制（Media Access Control,MAC）协议和路由协议对网络吞吐量以及时延性能有着重要影响,因此论文以进一步降低时延、提高网络吞吐量为目标对无人机自组网的这两类协议展开研究,具体包括以下内容:一、将无人机自组网的MAC协议分为以CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）为代表的竞争类协议和以分布式固定TDMA（Time Division Multiple Access）为代表的调度类协议,通过对比分析,分布式固定TDMA使各节点有序使用信道资源,并通过帧长设置保证了时延稳定可控,比CSMA/CA更加适合作为无人机自组网MAC协议的研究基础。将无人机自组网的路由协议分为先应式路由、反应式路由和基于地理位置信息的路由三种,通过对比分析,基于地理位置信息的gpsr（Greedy Perimeter Stateless Routing）路由协议开销较低、收敛速度较快,更加适用于高动态的无人机自组网。二、分布式固定TDMA协议对时隙资源的固定分配机制缺乏一定的灵活性,因此存在时隙资源浪费的问题。当前的一些基于分布式固定TDMA的改进协议通过引入不同机制对空闲时隙加以使用以提高网络吞吐量,但是在空闲时隙较少的情况下,仅仅通过利用空闲时隙的方式对吞吐量的提升有限。鉴于上述问题,针对多跳场景设计了一种时隙重用TDMA协议,该协议在使用空闲时隙的基础上,结合网络拓扑结构以及数据包的传输方向引入时隙重用机制,使信道利用率得到进一步提升。三、在GPSR路由协议中,当前节点选择单跳范围内距离目的节点最近的邻居节点作为下一跳目的地并进行数据发送,但是在以TDMA为MAC协议的网络中,各节点按照时隙顺序发送数据的特性可能导致下一跳节点无法及时将接收到的数据转发出去。针对上述问题,设计了一种引入“时隙距离”的gpsr协议—TD-gpsr（Time slot Distance-gpsr）。TD-gpsr进行路由选择时,不仅考虑下一跳节点与目的节点的空间距离,还将下一跳节点与当前节点的“时隙距离”考虑在内,从而实现路由协议与MAC协议的跨层协作,使端到端时延和丢包率均有所下降。

关键词：无人机自组网 TDMA协议 GPSR路由协议时延吞吐量

基于分段路由的软件定义移动自组网路由方法研究

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基于分段路由的软件定义移动自组网路由方法研究

作者：张艺蕾北京交通大学

学位级别：硕士

移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Network,MANET)由不需要基础设施的移动节点组成,被广泛应用于紧急救援、科考调查、军事战场等多个领域。然而MANET的高动态拓扑和分布式组网方式导致网络管理困难,难以实现网络资源的有效分配和利用,限制... 详细信息

移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Network,MANET)由不需要基础设施的移动节点组成,被广泛应用于紧急救援、科考调查、军事战场等多个领域。然而MANET的高动态拓扑和分布式组网方式导致网络管理困难,难以实现网络资源的有效分配和利用,限制了MANET在较大规模网络中的发展。软件定义网络(Software Defined Network,SDN)集中控制的逻辑为MANET的问题提供了新的解决思路。目前,许多研究者提出了在无线自组网中使用软件定义移动自组织网络(Software Defined Mobile Ad Hoc Network,SD-MANET)架构,动态管理和利用网络的可用资源。然而由于网络拓扑动态变化,一般的SD-MANET的路由方法存在流表项生存时间短、控制开销大等问题,难以在大规模无线自组网中得到实际部署应用。本文基于SD-MANET网络架构,结合源路由思想、分段路由思想及贪心方法,设计出一种面向大规模SD-MANET的分段路由方法SD-SR(Software Defined Segment Routing)。SD-SR充分发挥了源路由的优势,由控制器将路径下发到源节点并附加到数据包报头,降低了中间节点对流表项频繁查找和更新带来的开销。SD-SR的分段转发机制解决了路径中任意节点失效即引起整条路径失效的问题,提高了路由路径的生存时间,减少了路由失效后路由请求的次数。段内路由采用基于地理位置的gpsr(Greedy Perimeter Stateless Routing)协议,段内转发开销低,并使中间节点能够应对拓扑的动态变化。针对SD-SR路由方法中的分段路径选择问题,本文提出了分段路径选择问题的数学模型,并设计出一种基于贪心方法的快速分段路径选择算法。分段路径选择模型从构建可行路径、选取关键中间节点和实现流量负载均衡等方面约束可行的中间节点,使用多个网络中心性指标评估节点的关键程度,有效地提高了路由路径的生存时间。基于贪心思想的分段路径选择算法SPSA(Segment Path Selection Algorithm)采用了贪心迭代的思路,能够快速计算出接近最优解的分段路径点,保证控制器的响应时间。本文实现了基于离散事件仿真机制的网络仿真工具,并在该工具上实现了SD-SR路由方法的交换机和控制器,对提出的方法进行了仿真和实验验证。数值仿真结果显示,SPSA算法选择的分段路径点与最优解之间的准确性超过85%,且与最优解之间的平均距离差不到0.15跳。基于离散事件仿真的性能仿真实验结果表明,本文提出的SD-SR路由方法有效地提高了网络投递率和流表项生存时间、降低了网络控制开销,更适用于复杂的大规模移动场景。

关键词：移动自组织网络软件定义网络分段路由分段路径选择算法 GPSR路由协议

基于可调节网格改进的跨区域gpsr路由算法

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吉林大学学报（理学版） 2016年第4期54卷 852-856页

作者：刘壮冯欣张剑飞张婧刘妍张昕长春理工大学计算机科学与技术学院长春130022

基于定位技术和可调节网格改进现有路由算法,提出一种基于可调节网格改进的跨区域边界无状态贪婪路由算法,解决了无线传感器网络边界无状态贪婪路由算法中能量不均衡和高能耗的问题.该算法利用节点相对位置定位算法、可调节网格、贪婪... 详细信息

基于定位技术和可调节网格改进现有路由算法,提出一种基于可调节网格改进的跨区域边界无状态贪婪路由算法,解决了无线传感器网络边界无状态贪婪路由算法中能量不均衡和高能耗的问题.该算法利用节点相对位置定位算法、可调节网格、贪婪算法和右手法则建立区域级粗粒度路由路径,并根据不同区域传感器节点分布的密度,使用不同方法传输数据.仿真实验结果表明,改进算法减少了网络能耗,延长了网络生命周期.

关键词：无线传感器网络 GPSR路由协议可调节网格跨区域网络生命周期

维普期刊数据库

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城市场景下车载网络路由协议的研究

城市场景下车载网络路由协议的研究

作者：陈焕银杭州电子科技大学

学位级别：硕士

车载自组织网络作为一种新兴的无线网络类型而受到各种研究机构广泛的关注。同时，车载自组织网络是我国建设现代化交通系统的重要技术支撑，其在交通领域发挥着重大的作用。尤其在交通事故的预警、车辆的自动化驾驶或者辅助驾驶、以及... 详细信息

车载自组织网络作为一种新兴的无线网络类型而受到各种研究机构广泛的关注。同时，车载自组织网络是我国建设现代化交通系统的重要技术支撑，其在交通领域发挥着重大的作用。尤其在交通事故的预警、车辆的自动化驾驶或者辅助驾驶、以及车辆的控制方面有广泛的应用场景。 GPSR路由协议是一种能够应用于城市场景中的车载自组织网络路由协议。但是由于城市场景中的各种限制条件，使得现有的GPSR路由协议应用在城市场景中时还存在着一些缺陷。为了解决GPSR路由协议存在的这些不足，本文在详细研究了GPSR路由协议的基础上，提出了相应的改进方案。本文在关于车载自组织网络的实验仿真环境方面进行了相关的研究和设计。首先不仅引入了NS2+SUMO+MOVE三种负责不同功能模块的网络仿真工具共同生成实验仿真环境，而且在实验仿真环境中添加了一种新颖的障碍物模型。通过这些设计，使得路由协议在城市场景中的实验仿真环境能够与真实的城市场景尽量保持一致，实验仿真数据更具有说服力。本文对GPSR路由协议进行了较深入的分析，重点研究在城市场景下路由协议所应该具备的一些特征。针对GPSR路由协议在城市场景中的一些不足，本文提出了新的gpsrMP路由协议。该路由协议对GPSR路由协议进行一系列的改进，使得改进后的路由协议能够更好的适应城市场景的需求。改进方案主要包括了节点的位置预测、Hello报文的动态发送以及增加数据报文转发时的应急处理机制等。在基于由NS2+SUMO+MOVE建立起来的仿真模型上进行仿真实验。仿真实验结果的分析表明，改进后的路由协议在数据报文成功投递率和路由负载上均优于GPSR路由协议。

关键词：车载自组织网络网络模拟器障碍物模型 GPSR路由协议

基于服务强度的VANET服务发现策略与协议研究

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基于服务强度的VANET服务发现策略与协议研究

作者：佟乐东华大学

学位级别：硕士

汽车工业与网络技术的不断发展使得人们对随时随地的通信提出了更高的要求。同时,根据人们的需求,各种服务正不断地被应用于车载网络中。只有对其进行有效的网络管理,推动其从简单的“传输网”迈向“智能网”,才能满足人们对各种服务的... 详细信息

汽车工业与网络技术的不断发展使得人们对随时随地的通信提出了更高的要求。同时,根据人们的需求,各种服务正不断地被应用于车载网络中。只有对其进行有效的网络管理,推动其从简单的“传输网”迈向“智能网”,才能满足人们对各种服务的需求。其中,服务发现即为核心内容。VANET中的移动节点速度较快,服务请求通常具有较高的地理位置感知性,与一般MANET的特性有很大不同,给VANET的服务发现过程带来诸多困难与挑战。因此,如何提高VANET服务发现效率具有重要意义。本文研究目标是车载自组网中的基于位置感知的服务发现协议。首先,本文总结与分析了一般MANET与VANET服务发现的国内外研究现状,以及车载自组网独特的性能及其对服务发现过程的影响;指出了当前VANET服务发现所面临的问题及解决其的研究方向。其后,根据城区车载自组网应用环境,本文提出的VANET中的服务强度概念。服务强度作为服务管理的标识之一,能够为移动节点的服务缓存提供有效的参考标准,使得VANET中各项服务内容能被统一有效的管理。将服务强度概念应用于服务发现过程中,本文提出了基于服务强度的转发策略;使车辆节点在选择下一跳转发节点时,根据服务强度参数做出合理的抉择,找到一条有效的,单播路径;单播机制代替泛洪机制,从而减少车载网络中冗余的数据分组,提高了服务发现的效率。接着,基于VANET中增值类和安全类信息服务的分析,运用跨层协议设计思想,本文提出了跨层服务发现协议SIPSR。该协议基于gpsr位置信息路由协议,能够在服务发现过程中提供位置辅助功能,实现服务请求的位置感知要求;将服务发现与路由发现结合,实现两者的同时发现,减小了服务发现过程中的控制信息开销,节省了无线网络的有限带宽;服务发现过程中,规定基于服务强度的转发策略的优先级高于gpsr贪婪转发策略,有效的避免了路由回路问题。最后,基于城区移动模型,利用VanetMobiSim创建车载网络拓扑模型,本文实现了车载网络增值类信息和安全类信息的应用场景,并运用NS-2网络仿真平台,设计了服务发现协议仿真实验,实现了本文提出的跨层服务发现协议的全部性能及其与传统的VANET服务发现协议的性能对比,突出了本文提出的SIPSR协议的性能优势。从仿真结果可以看出,本文提出的跨层服务发现协议SIPSR表现出了较好的网络性能：充分利用VANET中路边固定节点,减少了服务发现总开销,减小了VANET服务发现延迟,提高了VANET服务发现的成功率与准确性。但本文所设计的跨层服务发现仍存在一些不足,因此今后将继续从以下几个方面进行研究：(1)服务选择机制。在服务发现过程中,如何在多个同类型服务中选择出性能最优的服务项目。(2)安全认证机制。由于无线信道的开放性,无线网络协议包括服务发现协议的设计工作都面临严峻的安全性威胁,因此考虑在服务发现协议中加入安全认证机制同样具有重要意义。

关键词：车载自组网服务发现服务强度 GPSR路由协议跨层设计

基于非最远转发机制的VANETs路由协议研究

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基于非最远转发机制的VANETs路由协议研究