车载自组织网络多优先级机会方向路由协议研究

【摘要】：车载自组织网络具有车辆节点移动速度快的特性并且受环境的影响明显:在城市场景中,障碍物的存在造成车辆节点间互相隐藏;在高速公路场景中,车辆节点的高移动性造成车载网络拓扑结构的动态变化。这些问题都直接导致了多跳(multi-hop)路由在自组织网络中频繁断开,进而挑战了路由算法的可靠性和数据传输的质量。 本文提出一个用于车载自组织网络的基于地理位置的路由算法——多优先级机会方向路由协议(MPODR,Multi-Priority Opportunity Directional Routing)。MPODR算法使用机会方向转发策略,使同一数据在网络中存在多个备份,有效克服障碍物和网络分割带来的影响;各节点采用随机延时策略发包,减少数据包转发的冲突几率,充分利用信道资源;在转发节点和目的节点对接收到的数据包进行哈希搜索,及时丢弃重复数据包,减少网络负担;同时该算法与MAC层的802.11p协议结合,增加了对安全告警类高优先级数据包的处理策略,提高路由协议处理多优先级数据的功能。 本研究基于网络仿真工具NS-2,使用VanetMobiSim节点移动模型仿真器生成的接近车辆真实移动轨迹的节点运动场景,比较了路由算法GPSR和MPODR的性能。城市场景中,车辆节点以1m/s2的加速度和最高13m/s的速度移动;郊区高速场景中,车辆节点以3m/s2的加速度和最高35m/s的速度高速移动。与GPSR算法相比,MPODR算法使得丢包率下降了10倍;MPODR路由算法可以将高优先级数据包的延迟控制在300ms以下。