【摘 要】本文介绍了车载自组网的特点,并针对车载自组网的服务模式、运行特点,提出了一种面向服务的分布式路由协议。
【关键词】无线自组网 车载自组网 路由协议
1 车载自组网主要特点
车载自组网是极其特殊的移动自组织 网络 ,它同样存在一般无线自组网所固有的问题,如隐藏点问题、暴露点问题、信道捕获问题等。不过也带有自身独特的特性。
车载自组网的主要特点包括:由于节点高速移动性(速度大致在5}42m/s之间),导致网络拓扑结构变化快,路径寿命短。
(1)无线信道质量不稳定,受多种因素影响,其中包括路边建筑、道路情况、车辆类型和车辆相对速度等。
(2)节点通过发动机可以提供源源不断的电力支持,车辆的承载空间也可以确保天线的尺寸和其他额外的通信设备,同时还具有强大的 计算 能力和存储能力等。
(3)节点移动具有一定的 规律 性,只能沿着车道单/双向移动,具有一维性。
道路的静态形状使得车辆移动是受限制的,车辆轨道一般可预测。
2 车载自组网路由研究
2.1传统无线自组网路由协议
到目前为至,根据自组网的特性研究人员已经提出了一些路由协议。这些移动自组网的路由协议,可以根据不同的分类原则,从多个角度加以分类:
(1)表驱动型路由(table driven),按需驱动型路由(on demand-driven)和混和型路由(hybrid)。
(2)平面型路由(flat)和层次型路由(hierarchical)。
(3)单路径型路由(single-path)和多路径型路由(multi-path)。
(4) gps辅助型路由(gps assisted)和非gps辅助(non-gfs assisted)型路由。
在以上这几种自组网路由协议分类中,表驱动型路由、按需驱动型路由和混和型路由的分类方式是目前使用的最为普遍的。
2.2车载自组网路由协议设计面临的问题
在车载自组网中,网络节点能量有限且一般没有能量补充,因此路由协议需要高效利用能量;同时由于wsns节点数目通常很大,节点只能获取局部的网络拓扑结构信息,路由协议还要能在局部网络信息的基础上选择合适的路径。
因此移动自组网路由协议,如aodv, dsr等,并不适合车载自组网,这主要是由于以下几个原因:
(1)频繁而可预测的拓扑变化。由于车载自组网络中车辆运动的绝对和相对速度快(在大多数道路情况下,车辆的运行速度超过801cm/h,甚至更高),车载自组网的拓扑结构变法十分频繁。
(2)通信链路生命期短。观察和实验结果显示,即使假定车辆的信号范围是500米,通信链路的有效生命周期也仅平均为1分钟。并且,如果消息的传递需要多跳完成,有效传输时间将进一步被减小。
(3)频繁的网络分隔。由于车载自组网络的高速移动性,网络会被频繁地分割(或重新组合)成很多部分。一个车辆很有可能无法与离它不是很远的另一车辆通信。
(4)有限的冗余度。在车载自组网络中,系统的冗余能力,或者临时性地,或者功能性地受到了限制。
(5)丰富的资源。在车载自组网中,节点往往没有这些硬件资源的限制,而对协议其它方面的性能有更高的要求。
2.3分布式路由协议
根据数据传输的紧急程度不同,我们可以把适合vanets中的路由协议分为两类,一类是和安全相关的紧急应用中的消息分发机制,一类是非紧急应用的路由协议。消息分发传递的数据是突发的、少量的,通信时间短,而且通常没有固定的消息接收者,这类通信要求数据传递时延小、可靠性高。经典路由算法的路由建立需要较长的时间,不适合紧急消息分发。非紧急应用的路由协议往往用来在车辆间实现资源的共享,或者通过车载自组网向车辆提供internet接入服务。这种数据通信的持续时间较长,能够容忍一定的时延和数据丢失。
(1)dpp路由
dpp路由协议处理高速路车载自组网的消息传播。其主要思想是把高速路上的车辆划分为簇,每个簇都有一个簇头和一个簇尾,簇内节点的数据根据目的地的方向分别被传给簇头或簇尾。簇头和簇尾负责转发收到的数据给下一个相邻簇,并保存数据直到收到对数据被正确接收的确认。
(2)sar(sgaially aware routing )路由
算法的主要思想是利用静态的数字地图数据构建 网络 的拓扑图,然后根据图算法找到从源节点到目的节点的一条路径。数据包根据发现的路径,采用源路由方法,被传递到目的节点。此外,如果车辆找不到前向数据的邻居节点,它采用下面三种方法之一来恢复路由:①缓存该数据一定的时间然后重新发送;②放弃源路由,采用贪婪前向算法;③重新根据数字地图 计算 另一条路径。
(3)cblr路由
cblr路由算法假设所有的车辆能够通过gps获得自身的位置,它把网络划分为多个簇,每个簇由一个簇头和多个在簇头通信范围内的成员组成。簇头和簇成员通过下面的方法产生:车辆广播一个消息,如果它收到簇头的回复,则把自己作为簇头的成员;如果没有收到,则其自身成为簇头。簇头为了维持自己的簇,每隔一定的时间发送一消息通知成员。
(4)osr路由
gsr,其主要的目的是解决城市中障碍物的问题。gsr要求车辆装备有gps设备和当前车载自组网工作区域的数字地图。服务请求者根据的dijkstra算法在数字地图上找出从服务请求者到目的节点的最短路径,然后数据按照这条路径来路由数据包。
3 结束语
随着人们对个人通信要求的提高,人们越来越希望有一种更安全、高效率的方式移动到目的地。目前,虽然一些新的策略已经被引入到车载无线自组网路由协议的设计中,如充分挖掘用户需求,使用位置、能量信息等,在一定程度上解决了vanets路由协议的自适应性和自配置性问题,但总的说来,车载自组网中路由研究还处于探索阶段,还需要对各种车载网环境中的路由问题进行全面的分析和设计。
参考 文献 :
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[7]谢世欢,郭伟.实现adhoc按需路由协议的关键技术.计算机应用.
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