車載自組織網(wǎng)絡(luò)中基于十字路口的地理感知路由協(xié)議

楊羽琦，章國(guó)安，吳敏

（南通大學(xué)電子信息學(xué)院，江蘇 南通 226019）

車載自組織網(wǎng)絡(luò)中基于十字路口的地理感知路由協(xié)議

楊羽琦，章國(guó)安，吳敏

（南通大學(xué)電子信息學(xué)院，江蘇 南通 226019）

為了解決城市道路多十字路口，對(duì)單個(gè)車輛節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)感知不敏感所帶來(lái)的通信性能下降問(wèn)題，提出一種車載自組織網(wǎng)絡(luò)中基于十字路口的地理感知路由（IGPR）協(xié)議，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)選擇道路十字路口，形成骨干路由，在保證高連通概率的同時(shí)滿足時(shí)延和誤比特率要求。在雙向道路模型的基礎(chǔ)上分析獲得平均時(shí)延和平均跳數(shù)的數(shù)學(xué)計(jì)算式。仿真結(jié)果表明，IGPR協(xié)議與FRGR協(xié)議、VRR協(xié)議相比，傳輸時(shí)延小，跳數(shù)少，通信性能好。關(guān)鍵詞：車載自組織網(wǎng)絡(luò)；路由協(xié)議；平均時(shí)延；平均跳數(shù)

[3]提出一種保證高連通性的基于車輛密度的可變傳輸范圍路由 （variable transmission range routing protocol based on vehicle density，VRR），但由于城市環(huán)境多十字路口且車道方向變化頻繁，該協(xié)議在城市環(huán)境下表現(xiàn)不佳。為了解決城市環(huán)境下這些限制，本文提出了基于十字路口的地理感知路由 （intersection-based geographical perception routing，IGPR）協(xié)議，該協(xié)議通過(guò)在十字路口之間傳輸數(shù)據(jù)分組，降低路徑對(duì)單個(gè)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)靈敏度感知。十字路口的選擇基于最大化路徑連通概率即保證路由的穩(wěn)定性。

2 基于十字路口的地理感知路由

2.1 路段模型

本文所用的路段模型是城市環(huán)境下包括十字路口的雙向車道模型。本文假設(shè)車輛從全球定位系統(tǒng)（GPS）接收器[4]或其他感知位置服務(wù)獲得地理位置。車輛還可以使用車載的導(dǎo)航系統(tǒng)獲得區(qū)域數(shù)字地圖，以確定其相鄰道路十字路口的位置。

街道地圖被抽象成一個(gè)圖G(V，E)[5]。其中V表示有向圖頂點(diǎn)的集合，E表示邊的集合。對(duì)于任意兩個(gè)十字路口A和B，當(dāng)有路段連通A和B時(shí)車輛可在該路段行駛。圖1為十字路口道路模型，其中有6個(gè)十字路口，3條主路段，每條路段的路況隨機(jī)分布。

圖1 十字路口道路模型

2.2 模型分析

如第2.1節(jié)所述，道路模型為G(V，E)，道路交叉口v∈V和路段e∈E相互連通。本文考慮一個(gè)雙向道路場(chǎng)景，任意兩個(gè)十字路口之間的直線車道上車輛運(yùn)動(dòng)方向相反。為了方便研究，現(xiàn)將長(zhǎng)度為L(zhǎng)的路段按照傳輸半徑R分成若干路段，即雙車道路段根據(jù)節(jié)點(diǎn)傳輸范圍劃分成間隙，如圖2所示。

圖2 雙車道路段

本地網(wǎng)關(guān)有本地網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞淖钚滦畔?，可以更新道路圖G的估計(jì)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。路徑y(tǒng)由許多十字路口{v1,v2,…, vm}組成，這些十字路口由一系列路段{e1,e2,…,en}連通，其中，n=m-1。

2.2.1 連通概率pc

為了增加連通概率，可以利用城市環(huán)境雙向車道優(yōu)勢(shì)。這種情況下，假設(shè)車道1路段j上兩個(gè)連續(xù)的車輛Ni和Ni+1之間距離X＞R，表示該段是不連通的，Ni需向Ni+1發(fā)送數(shù)據(jù)分組，如果此時(shí)車道2上有車輛Ni,i+1在Ni的傳輸范圍內(nèi)向相反方向運(yùn)動(dòng)，則可通過(guò)車道2上的車輛Ni,i+1將Ni連通到Ni+1。這意味著車道2上以Ni為中心的2R范圍內(nèi)至少存在一個(gè)車輛節(jié)點(diǎn)，如圖3所示。

k1和k2分別表示車道1和車道2上間隔為R的長(zhǎng)度內(nèi)車輛數(shù)的隨機(jī)變量（如圖2所示）。假設(shè)車輛在兩個(gè)車道均勻分布，γ1和 γ2分別表示車道1和車道 2車輛節(jié)點(diǎn)的空間密度，長(zhǎng)為R的區(qū)域中車輛數(shù)服從泊松分布：

圖3 雙車道車輛通信

車道1上Ni與Ni+1間出現(xiàn)通信斷路時(shí)，車道2上該路段2R范圍內(nèi)至少能夠找到一個(gè)車輛節(jié)點(diǎn)，就可以解決車道1上該段的斷路，設(shè)k表示車道2上2R范圍內(nèi)車輛數(shù)的隨機(jī)變量，則k是服從以下概率質(zhì)量函數(shù)的泊松分布：

PnK表示該路段不連通的概率：

需要注意的是，車道1斷開(kāi)的連通可能多于1個(gè)。設(shè)Q表示車道1上斷開(kāi)的連通的個(gè)數(shù)的隨機(jī)變量，如果所有Q都是可以解決的，則路段j將被視為連通的。pc|Q是假設(shè)有Q個(gè)斷開(kāi)連通的條件連通概率。pc|Q可以寫(xiě)成：

其中，N表示車道1路段j車輛節(jié)點(diǎn)的數(shù)目，為獲得路段j連通概率，還需要知道Q的概率密度函數(shù)。如果兩個(gè)連續(xù)的車輛之間的距離大于R，連通就會(huì)斷開(kāi)。設(shè)Pb是連通斷開(kāi)的概率，由于任意兩個(gè)連續(xù)的車輛之間的距離為指數(shù)分布，因此：

一共有N-1條鏈路：

因此，路段j的總的連通概率為：

圖4顯示了長(zhǎng)為5 000 m的雙車道上，不同的節(jié)點(diǎn)密度情況下，傳輸半徑與連通概率的關(guān)系曲線。當(dāng)節(jié)點(diǎn)密度不變時(shí)，傳輸半徑越大，連通概率也越大。當(dāng)傳輸半徑一定時(shí)，節(jié)點(diǎn)密度越大，連通概率越大。即接近連通概率1，節(jié)點(diǎn)密度低所需要的傳輸半徑大，節(jié)點(diǎn)密度高所需要的傳輸半徑小。

圖4 傳輸半徑與連通概率的關(guān)系曲線

2.2.2 誤比特率

路徑質(zhì)量的另一種度量方式是誤比特率。由于無(wú)線通信信道衰落和噪聲的存在，兩個(gè)連續(xù)節(jié)點(diǎn)之間信息傳輸可能會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，Pe表示傳輸信息發(fā)生的錯(cuò)誤率。假設(shè)一個(gè)自由空間傳播路徑損失模型。每個(gè)鏈路上連續(xù)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的誤比特率為[6]：

其中，α1是一個(gè)常數(shù)，Pt為發(fā)射功率，Ptherm=α2Rb是熱噪聲功率，α2是常數(shù)，Rb是傳輸數(shù)據(jù)速率，2σf2是瑞利密度函數(shù)描述的信號(hào)包絡(luò)的均方值[7]。X是連續(xù)兩個(gè)車輛節(jié)點(diǎn)之間距離，當(dāng)該距離大于傳輸范圍R時(shí)通信中斷，其概率密度函數(shù)（PDF）如下：

因此，連續(xù)兩個(gè)車輛之間的一個(gè)鏈路預(yù)期誤比特率可以計(jì)算為：

路段j的誤比特率Pej為：

圖5顯示了長(zhǎng)為5 000 m的雙車道上，不同的節(jié)點(diǎn)密度情況下，傳輸半徑與誤比特率的關(guān)系曲線。當(dāng)節(jié)點(diǎn)密度不變時(shí)，傳輸半徑越大，誤比特率也越大。當(dāng)傳輸半徑一定時(shí)，節(jié)點(diǎn)密度越大，誤比特率越大。這是因?yàn)閭鬏敯霃皆酱螅诺浪ヂ浜驮肼暰驮蕉?，而?jié)點(diǎn)密度越大，節(jié)點(diǎn)之間的干擾也越多，導(dǎo)致誤比特率增加。

圖5 傳輸半徑與誤比特率關(guān)系曲線

值得注意的是，不能毫無(wú)限制地增大傳輸范圍。考慮圖4和圖5，可以看到，節(jié)點(diǎn)密度一定時(shí)，增加傳輸范圍可以提高連通率。但另一方面，隨著傳輸范圍的增加誤比特率也會(huì)增加。因此，應(yīng)選擇合適的傳輸半徑來(lái)權(quán)衡連通概率和誤比特率。例如，當(dāng)密度為0．004 veh/m時(shí)，600 m的傳輸范圍可以使連通概率接近1，如果此時(shí)再增加傳輸范圍，誤比特率也會(huì)增加。綜合判斷圖4和圖5中point1，當(dāng)節(jié)點(diǎn)密度為0．004 veh/m時(shí)，最佳半徑大約為600 m。

3 基于十字路口的地理感知路由協(xié)議

3.1 IGPR路由協(xié)議

在IGPR協(xié)議中，源節(jié)點(diǎn)需知道將數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)到目的節(jié)點(diǎn)的路徑，這個(gè)信息是由網(wǎng)關(guān)提供的。此時(shí)網(wǎng)關(guān)充當(dāng)位置服務(wù)器，具有本地網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞囊粋€(gè)實(shí)時(shí)視圖，其負(fù)責(zé)保存附近所有車輛的當(dāng)前位置信息。這個(gè)過(guò)程可以通過(guò)基于區(qū)域位置服務(wù)管理協(xié)議 （regional location service management protocol，RLSMP）[4]完成。具體來(lái)說(shuō)，每個(gè)車輛往前移動(dòng)距離當(dāng)前位置一個(gè)傳輸范圍時(shí)報(bào)告其位置信息給網(wǎng)關(guān)。此信息包含節(jié)點(diǎn)號(hào)、傳輸半徑R、節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)位置X和Y、最后更新的時(shí)間、節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度和方向。根據(jù)這些位置信息，網(wǎng)關(guān)在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間構(gòu)建一條路由。不過(guò)，因?yàn)檫@些路由包括中間節(jié)點(diǎn)，由于中間節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)性，這些路由是不穩(wěn)定的。為了增加其穩(wěn)定性，IGPR建立了包含中間節(jié)點(diǎn)和道路十字路口的骨干路由。如圖1所示，源節(jié)點(diǎn)SN到目的節(jié)點(diǎn)DN的3個(gè)可行骨干路由：A-B-D-F、A-C-D-F和A-C-E-F。只有當(dāng)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)密度顯著變化時(shí)，才需要重新計(jì)算骨干路由和傳輸半徑。

基于構(gòu)建的骨干路由，網(wǎng)關(guān)將選擇有足夠車流量保證網(wǎng)絡(luò)連通性最佳的路段。選定路由將被發(fā)送到源節(jié)點(diǎn)并將存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)分組報(bào)頭，以允許中間節(jié)點(diǎn)在十字路口之間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組。轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程可以描述如下：當(dāng)數(shù)據(jù)分組沿車道正常轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，它基于地理轉(zhuǎn)發(fā)算法選擇下一跳即下一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)選擇最接近于當(dāng)前路段十字路口的節(jié)點(diǎn)。當(dāng)數(shù)據(jù)分組已接近當(dāng)前路段十字路口時(shí)，它會(huì)選擇最接近下一個(gè)十字路口的節(jié)點(diǎn)?！跋聜€(gè)十字路口”信息存儲(chǔ)在節(jié)點(diǎn)接收到的數(shù)據(jù)分組報(bào)頭中。

該協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)關(guān)選擇最連通的骨干路由，因此，找到一個(gè)朝“下一個(gè)路口”的中間節(jié)點(diǎn)概率很高。IGPR協(xié)議流程如圖6所示。

3.2 IGPR時(shí)延性分析

骨干路由端至端時(shí)延D定義為從源節(jié)點(diǎn)發(fā)出去的數(shù)據(jù)分組到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)所需的時(shí)間。從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的路徑y(tǒng)包括道路的總路段n和各路段j所有的估計(jì)時(shí)延Dj，那么D可以表示為：

其中，時(shí)延Dj取決于路段j上移動(dòng)節(jié)點(diǎn)數(shù)N和路段j相鄰節(jié)點(diǎn)Ni和Ni+1間數(shù)據(jù)分組傳輸所需要的時(shí)間。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)Ni和Ni+1間數(shù)據(jù)分組傳輸所需要的時(shí)間取決于Ni轉(zhuǎn)發(fā)分組的策略。如果Ni使用逐跳貪婪轉(zhuǎn)發(fā)，時(shí)延為處理和發(fā)送該數(shù)據(jù)分組所需時(shí)間，表示為tp，如果Ni采用的是攜帶與轉(zhuǎn)發(fā)策略，Ni攜帶數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)速度與 Ni的移動(dòng)速度Si相同，該時(shí)延取決于Si和Ni到下一跳Ni+1之間的距離。為了估計(jì)時(shí)延D，考慮以下兩種情況。定義α=(L/R)。

情況1：如果路段長(zhǎng)度L小于或等于傳輸范圍R，即α≤1。該段的數(shù)據(jù)分組轉(zhuǎn)發(fā)策略為逐跳轉(zhuǎn)發(fā)，時(shí)延為tp。為了方便處理，設(shè)tp是一個(gè)常數(shù)。因?yàn)闊o(wú)線干擾多發(fā)生在不同的信道，因此數(shù)據(jù)傳輸之間的干擾在該模型下可忽略，這種假設(shè)在許多文獻(xiàn)中都有使用[8，9]。注意，該分析模型應(yīng)確保用不同信道，就可以反映VANET真實(shí)行為。

情況2：如果段長(zhǎng)度L大于傳輸范圍R，即α＞1。設(shè)k12表示兩個(gè)車道間隔R內(nèi)車輛的數(shù)目。同樣的，k12遵循以下概率密度函數(shù)的泊松分布：

計(jì)算該道路段時(shí)延，考慮節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的策略。如果數(shù)據(jù)分組一跳一跳轉(zhuǎn)發(fā)，該鏈路上的時(shí)延就為第一種情況下的tp。如果數(shù)據(jù)分組是由車輛節(jié)點(diǎn)攜帶并轉(zhuǎn)發(fā)，路段上沒(méi)有任何轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組的車輛節(jié)點(diǎn)的概率用β表示。β估計(jì)為：

圖6 IGPR協(xié)議流程

其中，平均時(shí)延可以使用在路段j的節(jié)點(diǎn)的平均速度計(jì)算。路段j的平均時(shí)延為：

其中，S是路段j上節(jié)點(diǎn)的平均速度，N是路段上節(jié)點(diǎn)的數(shù)目：

3.3 IGPR跳數(shù)分析

對(duì)于骨干路由y，數(shù)據(jù)分組在路段j傳輸所需要的跳數(shù)由路段長(zhǎng)度L和節(jié)點(diǎn)在該路段的傳輸半徑R決定。如果L＜R，即α≤1時(shí)，該路段數(shù)據(jù)分組的傳輸只需要單跳。如果L＞R，即α＞1時(shí)，數(shù)據(jù)分組可以多跳傳輸，也可以攜帶轉(zhuǎn)發(fā)。因此，路段j上平均跳數(shù)可表示為：

因此，由n個(gè)路段所形成的骨干路由y總跳數(shù)為：

4 性能仿真

本文用MATLAB仿真軟件對(duì)IGPR的性能指標(biāo)進(jìn)行仿真，并與基于十字路口的固定傳輸范圍地理感知路由（FRGR）[10]協(xié)議和基于車輛密度的可變傳輸范圍路由（VRR）[3]協(xié)議進(jìn)行比較。仿真參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 仿真參數(shù)設(shè)置

圖7顯示了IGPR協(xié)議、VRR協(xié)議和FRGR協(xié)議的節(jié)點(diǎn)密度與連通概率的關(guān)系曲線。3種協(xié)議的連通概率都隨著節(jié)點(diǎn)密度的增加而增加。當(dāng)節(jié)點(diǎn)密度一定時(shí)，IGPR協(xié)議的連通概率最大，VRR協(xié)議連通概率最小。這是因?yàn)镮GPR協(xié)議和FRGR協(xié)議考慮的是雙車道場(chǎng)景，車道2上節(jié)點(diǎn)可以幫助解決車道1上連接斷開(kāi)的情況。而IGPR協(xié)議除了雙車道的優(yōu)勢(shì)，還可以通過(guò)改變傳輸范圍獲得更高連通率，可見(jiàn)IGPR協(xié)議的連通性能比其他兩個(gè)協(xié)議好。

圖7 節(jié)點(diǎn)密度與連通概率的關(guān)系曲線

圖8顯示了3種協(xié)議的車輛數(shù)與平均時(shí)延的關(guān)系曲線。IGPR和FRGR協(xié)議平均時(shí)延隨著車輛數(shù)的降低而增加，VRR協(xié)議平均時(shí)延基本保持不變，3種協(xié)議的時(shí)延受車輛數(shù)影響都較小。當(dāng)車輛數(shù)一定時(shí)，IGPR協(xié)議的平均時(shí)延最小。這是因?yàn)镮GPR協(xié)議和FRGR協(xié)議可以通過(guò)雙車道優(yōu)勢(shì)來(lái)降低數(shù)據(jù)分組攜帶轉(zhuǎn)發(fā)的次數(shù)，但FRGR協(xié)議因?yàn)閭鬏敺秶潭ǎ袝r(shí)候會(huì)出現(xiàn)找不到下一跳節(jié)點(diǎn)的情況，此時(shí)采用車輛攜帶轉(zhuǎn)發(fā)的方式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組，最終導(dǎo)致時(shí)延比IGPR協(xié)議大，但是時(shí)延還是比單車道情況下的VRR協(xié)議小。

圖9顯示了3種協(xié)議的車輛速度與平均時(shí)延的關(guān)系曲線。IGPR和FRGR協(xié)議平均時(shí)延都隨著車輛速度的增加而降低，VRR協(xié)議平均時(shí)延基本保持不變。相同速度下，IGPR協(xié)議的平均時(shí)延最小，VRR協(xié)議平均時(shí)延最大。

圖8 車輛數(shù)與平均時(shí)延的關(guān)系曲線

圖9 車輛平均速度與平均時(shí)延的關(guān)系曲線

圖10顯示了3種協(xié)議的車輛數(shù)與平均跳數(shù)的關(guān)系曲線，平均跳數(shù)都隨著車輛數(shù)目的增加而增加。車輛數(shù)目相同時(shí)，VRR協(xié)議所需要的跳數(shù)最多，IGPR所需要的跳數(shù)最少。因?yàn)樵谲囕v數(shù)一定時(shí)，IGPR協(xié)議自適應(yīng)傳輸范圍，F(xiàn)RGR協(xié)議可以通過(guò)雙車道優(yōu)勢(shì)增加連通，即數(shù)據(jù)分組在兩個(gè)連續(xù)車輛間轉(zhuǎn)發(fā)多為1跳完成，而VRR還可能需要攜帶轉(zhuǎn)發(fā)。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種基于十字路口的地理感知路由協(xié)議，該協(xié)議通過(guò)網(wǎng)關(guān)對(duì)網(wǎng)絡(luò)中車輛節(jié)點(diǎn)的地理感知，選擇高連通率的骨干路由，并利用十字路口傳輸數(shù)據(jù)分組以降低路徑對(duì)單個(gè)節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)靈敏度感知。通過(guò)理論分析獲得平均時(shí)延和平均跳數(shù)的數(shù)學(xué)計(jì)算式。仿真結(jié)果表明所提出來(lái)的IGPR協(xié)議與VRR協(xié)議、FRGR協(xié)議相比，降低了傳輸數(shù)據(jù)分組平均時(shí)延和平均跳數(shù)。

圖10 車輛數(shù)與平均跳數(shù)的關(guān)系曲線

參考文獻(xiàn)：

[1]SPAHO E,BAROLLI L,MINO G,et al.Performance evaluation of AODV,OLSR and DYMO protocols for vehicular networks using CAVENETV,DSDV and OLSR [C]//2010 IEEE International Conference on Network-Based Information Systems, Sept 14-16,2010,Gifu,Japan.New Jersey:IEEE Press,2010: 527-534.

[2]WANG M,ZHANG Y,LI C,etal.A survey on intersection-based routing protocols in city scenario of VANE[C]// 2014 IEEE International Conference on Connected Vehicles and Expo,Nov 3-7,2014,Vienna,Austria.New Jersey:IEEE Press,2014:821-826.

[3]蔡蓉,章國(guó)安,吳月波.車載網(wǎng)中基于車輛密度的可變傳輸范圍路由協(xié)議[J].電信科學(xué),2015,31(3):1-7. CAI R,ZHANG G A,WU Y B.Variable transmission range routing protocol based on vehicledensity in VANET [J]. Telecommunications Science,2015,31(3):1-7.

[4]SALEET H,BASIR O,LANGAR R,etal.Region-based location service-management protocol for VANET [J].IEEE Transactions on Vehicular Technology,2010,59(2):917-931.

[5]LI G,BOUKHATEM L.An intersection-based delay sensitive routing for VANET using ACO algorithm[C]//IEEE International Conference on Computer Communication and Networks,Aug 4-7, Shanghai,China.New Jersey:IEEE Press,2014:1-8.

[6]CHENG H,YAO Y.Power adaptation for multihop networks with end-to-end BER requirements[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology,2010,59(7):3445-3454.

[7]PANICHPAPIBOON S,PATTARA W.Connectivity requirements for self-organizing traffic information systems [J]. IEEE Transactions on Vehicular Technology,2008,57(6):3333-3340.

[8]MAK T K,LABERTEAUX K P.Multichannel medium access control for dedicated short-range communications[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology,2009,58(1):349-366.

[9]SU H,ZHANG X.Clustering-based multichannel MAC protocols for QoS provisioning over vehicular Ad Hoc networks[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology, 2007, 56 (6): 3309-3323.

[10]SALEET H,LANGAR R.Intersection-based geographical routing protocol for VANET:a proposal and analysis[J].IEEE Transactions on Vehicular Technology,2011,60(9):4560-4574.

Intersection-based geographical perception routing protocol in VANET

YANG Yuqi,ZHANG Guoan,WU Min
School of Electronics and Information,Nantong University,Nantong 226019,China

In order to solve the problem of the communication performance of degradation,which caused by multi-intersections in city environment and no sensitivity to individual node movements,an intersection-based geographical perception routing protocol in vehicular Ad Hoc network was proposed.The network gateways select road intersections to form the backbone of the route,ensuring a high probability of communication and meeting delay and bit error rate requirements.Mathematical formula of the average delay and the average number of hops were obtained on the basis of a two-way road model.Simulation results show that the transmission delay of IGPR is smaller,the number of hops of IGPR is less,and the communication performance of IGPR is better compared with the FRGR protocols and VRR protocols.

vehicular Ad Hoc network,routing protocol,average delay,average number of hops

TP393

A

10.11959/j.issn.1000-0801.2017014

1 引言

楊羽琦（1993-），女，南通大學(xué)電子信息學(xué)院碩士生，主要研究方向?yàn)檐囕v自組織網(wǎng)絡(luò)。

章國(guó)安（1965-），男，博士，南通大學(xué)電子信息學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，主要研究方向?yàn)闊o(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)理論與技術(shù)。

吳敏（1992-），女，南通大學(xué)電子信息學(xué)院碩士生，主要研究方向?yàn)檐囕v自組織網(wǎng)絡(luò)。

2016-10-25；

2017-01-04

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(No.61371113,No.61401241)

Foundation Items：The National Natural Science Foundation of China(No.61371113,No.61401241)

車載自組織網(wǎng)絡(luò)（vehicle Ad Hoc network，VANET）是一種無(wú)約束、自組織的特殊移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò) （mobile Ad Hoc network，MANET），整個(gè)網(wǎng)絡(luò)以車輛為通信節(jié)點(diǎn)而不依賴于昂貴的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，其與MANET不同點(diǎn)在于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、節(jié)點(diǎn)分布不均勻、節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速度快等。VANET通信主要包括車輛與車輛之間的通信（vehicle-to-vehicle，V2V），車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信（vehicle-to-infrastructure，V2I）和車輛與行人間的通信（vehicle-to-pedestrian，V2P）。隨著VANET的發(fā)展，近幾年其應(yīng)用更加廣泛，如道路安全應(yīng)用、查詢信息服務(wù)、集中控制交通信息系統(tǒng)服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)娛樂(lè)服務(wù)、車內(nèi)辦公服務(wù)等。

路由協(xié)議的研究在VANET中占重要位置，路由協(xié)議的分類根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)劃分也有不同。根據(jù)路由度量的不同，分為基于拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)路由和基于地理位置信息路由；根據(jù)路由發(fā)現(xiàn)策略的不同，可分為主動(dòng)路由和被動(dòng)路由；根據(jù)路由協(xié)議工作原理不同，分為確定式路由和無(wú)狀態(tài)路由?；谕?fù)涞穆酚蓞f(xié)議，如鏈路狀態(tài)路由（optimized link state routing，OLSR）[1]主要問(wèn)題是路由不穩(wěn)定。事實(shí)上，傳統(tǒng)的以節(jié)點(diǎn)為中心的路由因VANET節(jié)點(diǎn)的高移動(dòng)性，路由頻繁斷裂，路由修復(fù)開(kāi)銷顯著增加，導(dǎo)致高傳輸時(shí)延。另一種方法是通過(guò)地理信息提供路由，使用目的節(jié)點(diǎn)和相鄰節(jié)點(diǎn)的位置信息轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，盡管路徑更加穩(wěn)定，但由于城市環(huán)境比較復(fù)雜，地理轉(zhuǎn)發(fā)很多時(shí)候不能找到比當(dāng)前節(jié)點(diǎn)更靠近目的節(jié)點(diǎn)的下一跳，在城市環(huán)境下表現(xiàn)不是很好[2]。