VANET中一種分布式路由協議MCCR

摘 要：研究了VANET（Vehicular Adhoc Networks）中多信道環境下基于合作機制的路由選擇問題.提出將發送時延和鏈路沖突數作為路由判據的主要參數的思路，設計了一種新的路由判據MCCM（MultiChannel Contentionaware Cooperative Metirc），該判據綜合考慮了路徑內干擾和路徑間干擾并反映出多信道環境對路由的影響.將MCCM路由判據應"，"Introduction":""，"Columns":"計算機科學與工程"，"Volume":""，"Content":"

摘 要：研究了VANET（Vehicular Adhoc Networks）中多信道環境下基于合作機制的路由選擇問題.提出將發送時延和鏈路沖突數作為路由判據的主要參數的思路，設計了一種新的路由判據MCCM（MultiChannel Contentionaware Cooperative Metirc），該判據綜合考慮了路徑內干擾和路徑間干擾并反映出多信道環境對路由的影響.將MCCM路由判據應用到路由選擇中，據此設計的路由算法能更好地適應VANET中的虛擬節點和虛擬鏈路，進而設計了一種全新的分布式路由選擇協議MCCR（MultiChannel Contentionaware Cooperative Routing）.模擬實驗結果表明，在節點稠密、網絡負載大時，MCCR路由算法能有效提高網絡性能.

關鍵詞：VANET；MCCR；路由算法；吞吐率

中圖分類號： TP393文獻標識碼：AMCCR—A Distributed Routing Protocol in VANET

車載自組織網絡簡稱車載網絡（Vehicular Adhoc Networks，簡稱VANET），是一種新型的正在發展中的移動自組織網絡.VANET是具有高動態性的、快速移動的短程無線通訊網絡，它是由在道路上的汽車之間（簡稱V2V）以及汽車與路邊基礎設施間（簡稱V2I）無線通信組成的自組織網絡，車載網絡有望支持的實際應用包括交通警告廣播、動態路線規劃等.然而VANET有著網絡吞吐率不高等問題，制約了它的推廣應用，因此提供穩定可靠的網絡連接和提高吞吐率成為近來VANET研究的熱點[1-3].

與傳統MANET不同的是：VANET具有節點移動迅速，網絡拓撲結構變化頻繁等特性[4-6].不少學者提出了各種路由協議來解決不同環境下VANET中的路由問題.無線Ad Hoc網絡傳統的路由協議根據路由發現過程的區別分為兩大類：按需（Ondemand）路由協議和表驅動（Tabledriven）路由協議，它們都是單信道路由協議.一類是動態源路由協議DSR （Dynamic Source Routing），DSR是一種按需路由協議，它允許節點動態地發現到目的節點的多跳路由.另一類是基于目的節點序號距離矢量DSDV （DestinationSequenced DistanceVector）協議，DSDV[7]協議是基于BellmanFord路由機制的表驅動路由算法，在該算法中，每個節點維護一張路由表，該表包括網絡內所有可能的目的節點和到那些目的節點的跳數值.每一條記錄帶有一序列號，該序列號是由目的節點分配的.該序列號使得節點可以區分過時的路由和最近的路由，從而避免路由環的形成.

湖南大學學報（自然科學版）2012年第11期揭志忠等：VANET中一種分布式路由協議MCCR 1 包含虛擬鏈路的網絡模型及算法

為了提高VANET的吞吐率，采用多信道路由是一個趨勢，若同時采用合作機制，則能有效地提高整個無線網絡的吞吐率.本文構建了擴展的適應多信道基于合作機制的網絡模型.設計了在多信道環境下有效的信道分配算法，以充分利用信道資源.

基于合作機制的VANET網絡中，1-n或者n-1的通信方式使得網絡的拓撲結構發生了改變.針對這些改變，引入虛擬節點和虛擬鏈路[8]的概念，構建擴展的包含虛擬鏈路的網絡連通圖和鏈路沖突圖.本文為了簡化分析，假設合作通信發生在兩個節點之間，即n=2；設定虛擬鏈路的發送端和接收端中只能有一個是虛擬節點.

在基于合作機制的VANET網絡中，引入了虛擬節點和虛擬鏈路，因此網絡連通圖也需要作相應的擴展.用G=（V，E）表示傳統的網絡連通圖，G′=（V′，E′）表示在G的基礎上擴展后的基于虛擬鏈路的網絡連通圖，假設在相互傳輸范圍內的節點都可以進行合作通信.若G中存在兩個在相互傳輸范圍內的節點，則這兩個節點在G′中構成一個虛擬節點；若G中存在其他節點和這兩個節點同時通信，則在G′構成一條虛擬鏈路.如圖1和圖2所示.可以看到，基于虛擬鏈路的網絡連通圖中，對于一條從源節點A到目的節點D的數據流，從A到D可能的路徑數目會增加，從而提高網絡的吞吐率.