社会性DTN路由优化及在车载网络中的应用

摘要

近年来，车载自组织网络（Vehicular Ad Hoc Networks, VANET）成为国内外研究的热点，它是车辆之间自组而成的网络，通过车辆构建多跳无线网络,驾驶员可以了解路况及车辆信息，进而实时调整车辆路线；并且还在交通管理，事故预警，车辆远程维修，交通信息发布及协助驾驶等方面有很大应用。由于车辆移动速度快，建筑阻碍，道路结构制约以及车辆分布不均匀等因素都将导致车载网络间歇性连接，数据通信变得非常不稳定，只能采取容迟网络(Delay Tolerant Networks,DTN)的“存储-携带-转发”方式进行数据通信。所以研究高效车载网络路由协议，成为当下研究车载网络的难点和热点。
　　在车辆行驶中，车辆间具有与驾驶员相关的社会关系。基于车载网络的这一特性，本文在对一组手持设备组成的社会性DTN路由进行优化的基础上，给出了一种适用于车载网络的社会性DTN单播路由协议。主要工作如下：
　　1.通过分析现有社会性DTN路由协议存在的问题：网络中含有大量冗余消息副本以及利用单一社会性特征计算节点社会关系，给出了一种改进的社会性路由算法--二叉树社群算法（Binary Tree Community of DTN Routing,BTCR）。该算法借鉴友谊度算法，在计算社会关系的时候考虑了节点三种社会性特征，并且周期性更新节点的社会关系，使得社会关系计算更加准确。其次，对节点关系图生成的关联二叉树进行有效精简，确定密集朋友群以及重叠节点。该算法在数据转发时，群内和群间采用不同的策略，群内采用二分喷散和聚焦算法。改善了以往多副本扩散策略带来的大量消息冗余及二分喷散和等待算法的低效性问题。
　　2.现有车载网络在数据传输时存在消息传输效率低问题，本文把BTCR算法引入到车载网络中，并且通过车辆GPS实时获取当前位置，在BTCR算法的基础上给出了社群定位算法（Global Position and Binary Tree Community,GAB），该算法通过GPS定位，利用速度、位置、社会关系三重特征，确定路由转发节点。
　　3.利用仿真工具ONE进行算法仿真，使用的节点是真实世界的人与人接触的数据集Cambridge、MIT Reality及不同移动类型的车辆，更加真实地进行仿真实验。通过比较数据传送率，端到端延时，平均跳数来判断路由性能，本文提出的两种改进算法在这三个方面的综合性能相较于其他路由算法均有明显提高。

目录

声明

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 社会性DTN和VANET研究现状

1.3 论文主要工作及组织结构

2 VANET和社会性DTN技术

2.1 DTN概述

2.2 VANET路由算法研究

2.3 社会性DTN路由算法研究

2.4 目前已有路由算法存在的不足

2.5 本章小结

3 改进的社会性DTN路由算法BTCR

3.1 节点社会关系的确定

3.2 节点朋友群的构建

3.3 节点社会关系周期性更新

3.4 消息转发策略

3.5 本章小结

4 ONE介绍及BTCR算法仿真

4.1 仿真工具ONE介绍

4.2 仿真环境配置

4.3 实验结果分析

4.4 本章小结

5 社会性DTN路由在VANET中的应用

5.1 VANET和社会网络的映射

5.2 GAB算法的设计

5.3 仿真实验结果与分析

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 不足与展望

致谢

攻读硕士期间主要成果

参考文献