车辆自组织网仿真研究

由于车辆自组织网络(vehicular Ad hoc networks,VANETs)的网络节点移动速度快、网络拓扑变化频繁、节点移动要遵循道路规则等特性,现阶段对VENET的研究主要基于模拟仿真。VANET仿真研究包括车辆移动模型的构建和无线网络的仿真,其中车辆移动模型的真实性是评价VANET网络仿真结果是否可靠的关键因素。概述了车辆移动模型的分类,提出了车辆移动模型构建的基本框架,介绍了文献中比较流行的车辆移动模型和网络仿真器,详细讨论了现有的VANET综合仿真软件以及VANET应用仿真研究,最后对VANET仿真的未来发展提出展望。

车辆自组织网络中新型NP-CSMA随机多址协议研究分析

智能交通的出现使得车辆自组织网络受到越来越多的关注。车辆自组织网络的动态拓扑结构变化非常剧烈,这对网络的吞吐率、传输速率等性能提出了很高的要求。提出1种具有握手机制协议的自适应多通道双时钟NP-CSMA随机多址接入协议。该协议首先区分2种P-CSMA协议,握手机制成功解决了隐藏的终端问题,双时钟机制减少了平均空闲时间,多通道机制增加通道数量和划分用户优先级的同时提高了系统吞吐率,自适应机制能够使系统在高负载下保持稳定吞吐率。还对该协议的传输速率进行了分析,得出该协议的传输速率相对较高的结论。通过平均周期方法推导吞吐率和传输速率的计算公式,仿真结果与理论推导一致。

可证明安全的高效车联网认证密钥协商协议

为进一步解决当前车联网认证密钥协商协议效率低下及车辆公私钥频繁更新的问题,研究者利用无证书密码体制能够解决身份基密码体制中密钥托管不足和传统公钥基础设施中证书复杂管理问题的优势,提出了安全高效的无证书车联网认证密钥协商协议.然而,本文分析发现现有的协议要么不具有轻量级的特征,要么无法满足其所声称的安全性.针对上述问题,本文提出安全性可证明的高效车联网认证密钥协商协议的新型构造,并基于判定性Diffie-Hellman和离散对数等复杂性假设对协商密钥的安全性和通信消息的不可伪造性进行了形式化证明.与现有的相关协议相比,本文协议不仅效率更高且安全性更优,同时具备证书和密钥的集中管理、双向认证等属性,上述优势使得该协议在车联网中具有更好的性能和适应性,因此我们的协议更适合在该网络中使用.

基于概率及退避等待的车辆安全消息广播机制

在车辆自组织网中,针对安全消息广播的有效覆盖及竞争冲突问题,本文提出了基于概率及退避等待的广播机制(VANET Broadcast Mechanism based on Probability and Backoff,VBM-PB).该机制隶属于接受者机制,其复杂度低并且具有完全分布式计算特性.VBM-PB将车辆的地理位置信息和节点负载结合,计算各节点潜在的转发概率;构造概率转发函数并设计自适应退避等待方案,减少网络中数据包冗余、降低节点间数据发送冲突并保障消息覆盖率;利用超时重传机制确保消息发送的可靠性.仿真表明,VBM-PB与经典的几种广播机制相比,在数据包渗透速度、转发节点所占比例以及消息传输时延上均具有更好的性能.

基于锚节点-边框的非测距车辆跟踪算法

VANET中基站可能是移动的或静态的锚节点,在这种情况下,为实现车辆的跟踪,提出一种基于锚节点-边框的分布式非测距车辆跟踪算法。观察邻居节点,建立锚节点-边框,进行抽样,缩小估计车辆可能区域;利用离群-抑制技术对数据进行滤除,剩余的区域就是车辆的位置。对算法进行模拟实验,实验结果表明,该算法的归一化平均跟踪误差约为0.09,具有稳健的跟踪性能。其通过与邻居锚节点的连接实现对车辆的跟踪,建立Anchor box,降低了定位成本,提高了定位精度。

VANETs中基于车辆编号的状态信息广播协议

车辆自组织网中车与车之间的状态信息收集需要周期性广播。随着网络中节点数目的增多,每个节点发送消息的数目会急剧增多,分组竞争加剧,导致高丢包率和较长接入时延。针对上述问题,本文通过给节点添加标号参数,减少车辆间非邻居节点的消息广播,从而控制节点发送消息的数目,以改进状态信息广播的收发机制,降低丢包率,缩短端到端平均传输时延。仿真结果表明,在高网络负载条件下,与原收发机制相比,平均丢包率减少了25.3%,平均竞争时延减少了27.4时隙。

基于丛集式网络架构的交通通讯算法研究

通过基于丛集式网络架构的交通通讯算法,建立车辆自组织网络,搜集道路上行驶车辆的交通信息,从而使设计可供车辆之间交换讯息的传输协定来实现智能交通网系统成为可能。

混合式实时交通信息的VANETs的地理路由

由于车载网(VANETs)节点的快速移动以及动态的拓扑结构,传统的无线自组织路由协议难于直接应用于VANETs。许多路由协议利用交通信息作为决策最优路径的参数,但是,目前收集实时交通信息的机制效率不高。为此,提出混合式的交通信息的路由协议HTAR。混合式的交通信息包含节点密度以及网络流量负载。大多数路由协议都忽略了网络流量负载信息,在高负载网络流量时,这将导致路由性能剧速下降。在HTAR中,位于交叉路口的节点根据采集实时的交通信息选择路径,该路径由一系列的交叉路口组成。两交叉路口间的路径采用地理转发策略,通过选择节点转发数据。仿真结果表明,与传统的地理位置路由协议相比,所提出的HTAR方案的数据传输率、网络吞吐量性能均有较大的提高。

基于簇头选择及簇间切换的VANET的数据传输方案

由于车辆自组织网VANET(Vehicular ad-hoc network)的特性,包括车辆高速度移动、信道衰落、信道相互竞争以及用户服务的不同质量要求QoS(Quality of Service),给数据传输提出了挑战。为此,采用基于簇的VANET的数据传输策略,提出簇头CH(Cluster head)的选择方案以及簇间切换算法。CH的选择方案融合了节点同意度NOD(Node degree)、候选CCHs(Candidate Cluster head)的接入资源以及CCHs与其他簇成员CMs(Cluster members)间的速度差三方面信息。同时,簇间切换时考虑时延敏感服务DSS(delay-sensitive service)、吞吐量敏感服务TSS(throughput sensitive service)的QoS要求,并通过建立效用函数UF(Utility functions),实现簇间的切换。最后,仿真结果表明,提出的方案在数据传输时延、开销、数据传输成功率以及吞吐量方面的性能得到明显的提升。

交通信息自感知的VANETs路由算法

针对车辆自组织网VANETs拓扑结构的高动态性、节点的高速移动,提出了基于交通信息感知的路由TARP(trafficaware routing protocol)算法。在TARP中,设计了收集实时交通信息的方案,包括节点密度、网络流量信息通过信息,评估每条路段的权值。通过权值选择路由,以维护路由的稳定性和健壮性选取,从而减少网络开销。仿真结果表明,与传统的地理位置路由协议相比,在数据传输率、网络吞吐量性能有均较大的提高。