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基于信道传播模型的车载网V2X通信协议研究
基于信道传播模型的车载网V2X通信协议研究随着汽车工业及人工智能的加速发展,汽车在给人们生活带来方便与快捷的同时,也带来一些交通拥堵的问题。车载自组网(Vehicles Ad-Hoc Networks,VANETs)的相关技术作为智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)的最重要的部分,受到国内外研究者广泛关注。 VANETs主要任务是实现车辆与车辆之间(Vehicles to Vehicles,V2V)以及车辆与道路设施之间(Vehicles to Road Side Units,V2R)的信息交换。通过频繁的信息的交互,为实现道路上的无人驾驶提出了可靠的技术保障。 因此,在复杂的城市环境下设计性能良好的VANETs路由协议是本文的研究的核心问题。针对复杂多变的城市场景,本文提出一种改进的Nakagami-m信道传播模型来模拟环境的变化,将信息传输方式分为视距(Line of Sight,LOS)和非视距(Not Line of Sight,NLOS)两种传输方式。 在构建的城市信道模型的基础上,本文提出一种基于Nakagami-m中断概率的V2X通信协议(V2X Communication protocol based on Nakagami-m Outage Probability,VCNOP),其主要的工作优势有以下三点:(1)采用动态信标机制来进行车辆间信息的交互,其动态信标周期的大小与车辆的速度和车辆所在道路的密度两个因素有关,该机制有效的减少广播风暴的发生。(2)考虑基于路边基础单元(Road Side Units,RSU)辅助的路径选择机制,在传递信息时优先考虑RSU作为中继节点,借助RSU来提高车辆传递信息的准确性和实时性。 (3)在选择中继节点时考虑车辆与邻居节点的信道中断概率,相对速度,归一化的距离这三个因素,使用层次分析法来计算这三个影响因素的权重值,进而提高选出最优下一跳的概率。在仿真过程中,使用SUMO软件处理选择的真实场景的
无线自组网竞争类MAC协议分析及研究
无线自组网竞争类MAC协议分析及研究 无线自组网是一种没有任何中心实体的，由一组带有无线通信收发装置的移动终端节点组成的自治性网络。依靠节点间的相互协作可在任何时刻、任何地点以及各种移动、复杂多变的无线环境中自行成网，并借助多跳转发技术来弥补无线设备的有限传输距离，从而拓宽网络的传输范围，为用户提供各种服务、传输各种业务。在现代化战场上，如数字化与自动化战场、各种军事车辆、士兵之间的协同通信、发生地震等自然灾害后、搜救与营救以及移动办公、虚拟教室、传感器网络等通信领域应用非常广泛。其中MAC协议是无线自组网协议的基础，控制着节点对无线媒体的占用，对自组织网的整体性能起着决定性的作用。从自组织网出现至今，MAC协议设计一直是研究的重点。目前，移动自组织网采用的信道访问控制协议大致包括3类：竞争协议、分配协议、竞争协议和分配协议的组合协议(混合类协议)。这3种协议的区别在于各自的信道接入策略不同。由于MAC协议的研究主要集中在基于竞争的机制，本文着重针对竞争类协议中几种较常用的典型MAC协议进行对比分析，并在OPNET 仿真建模软件中创建出各协议的状态模型，这对无线自组织网络仿真研究及选择高效适用的MAC技术方案具有实际参考价值。1 竞争协议的概念及特点竞争协议是使用直接竞争来决定信道访问权，并且通过随机重传来解决碰撞问题。ALOHA协议和载波侦听多址访问CSMA 协议就是竞争协议的典型例子。除了时隙化的ALOHA协议，大多数竞争协议都使用异步通信模式。这种协议在低传输负荷下运行良好，如碰撞次数少，信道利用率高、分组传输时延小。随着传输负荷的增大，往往使协议性能下降、碰撞次数增多。在传输负荷很重的时候，竞争协议可能随着信道利用率下降而变得不稳定。这就可能导致分组传输时延呈指数形式增大，以及网络服务的崩溃。这就对MAC协议的设计提出了较高的要求。当前无线自组网中MAC协议的设计面临如下几个问题。1．1 隐藏终端和暴露终端无线自组网的无线信道是一个共享的广播信道，但它不是一跳共享的，而是多跳的共享信道。此外，每个结点的通信范围有限，因此报文冲突与节点所处位置有关，结点之间的传播时延不可忽略，带来隐藏终端和暴露终端的问题。1．1．1 隐藏终端隐终端问题指在接收结点的覆盖范围内而在发送结点的覆盖范围之外的结点。隐藏终端因听不到发送结点的发送而可能向同样的接收结点发送报文，造成报文在接收结点处冲突()，但因为它在接收结点的通信范围之外，它的发送实际上并不会造成冲突。因此必须想办法避免这两种终端带来的冲突，尽可能提高吞吐率，减小时延。1．2 信道使用的公平性在无线自组网络中，一个需要解决的关键问题是设计公平高效的MAC访问协议。所谓公平，是指竞争无线信道的节点能公平共享无线信道的带宽；所谓高效，是要尽量选用合适的退避算法，保证竞争用户使用信道的公平性。由于网络中各节点共享信道，不可避免要采取退避手段解决竞争问题。所采用的退避算法既要尽量降低各节点间的冲突概率，又要避免因退避时间过长而降低信道利用率，同时还要保证各节点能公平地访问信道。1．3 节点移动的影响由于无线自组网中节点能够自由移动，这就造成了网络拓扑结构的不断变化，这也会对Adhoc网络媒体接入控制协议带来一定的影响。当一对节点正在通信时，因为移动而进入接收节点通信范围的节点可能会发送(或正在发送)数据而引起分组冲突，这被称为入侵终端问题。实际上结点移动对信道接入协议的影响是较小的。2 几种典型的竞争类MAC协议为了避免隐藏终端和暴露终端问题以及信道使用公平性等问题，在无线自组网领域已提出了很多较为高效的MAC协议，典型的如：MACA，MACAW，802．11MAC，FAMA协议。本文将对以上几种协议进行协议分析及比较。2．1 多址访问与碰撞回避(MACA)协议 MACA协议使用控制分组握手诊断来减轻隐藏终端干扰和使暴露终端个数最少。MACA 协议采用两种固定长度的短分组，即请求发送(RTS)和允许发送(CTS)。节点A发送数据给节点B时，首先向B发送一个RTS分组，RTS分组包括发送数据的长度。节点B收到RTS分组，并且当前不在退避中，则立即应答CTS分组，CTS分组也包含发送数据的长度。节点A收到
无线自组织网络路由协议概述
无线自组织网络路由协议概述 作者：唐敏赵贵 摘要：移动自组网由一组带有无线收发装置的移动节点组成，用来为远程操作、战场和地震或者洪水救援等紧急通信和易变的移动通信提供服务。由于移动自组网与有线网的区别，使得为移动自组网设计一个合适的分布式路由协议具有一定程度上的难度。本文主要是介绍了DSR和ADOV协议以及与有线网络中DV路由协议的区别。 关键词：无线自组网、DSR、ADOV 无线自组织网络即MANET(Mobile Ad Hoc Network)，是一种不同于传统无线通信网络的技术。传统的无线蜂窝通信网络，需要固定的网络设备如基地站的支持，进行数据的转发和用户服务控制。而无线自组织网络不需要固定设备支持，各节点即用户终端自行组网，通信时，由其他用户节点进行数据的转发。这种网络形式突破了传统无线蜂窝网络的地理局限性，能够更加快速、便捷、高效地部署，适合于一些紧急场合的通信需要，如战场的单兵通信系统。但无线自组织网络也存在网络带宽受限、对实时性业务支持较差、安全性不高的弊端。目前，国内外有大量研究人员进行此项目研究。 无线自组织网络(mobile ad-hoc network)是一个由几十到上百个节点组成的、采用无线通信方式的、动态组网的多跳的移动性对等网络。其目的是通过动态路由和移动管理技术传输具有服务质量要求的多媒体信息流。通常节点具有持续的能量供给。 由于Adhoc网络具有节点节电、减少带宽消耗、拓扑快速变化、适应单向信道环境等多方面的要求，使得现有的IP路由协议，如RIP（选路信息协议）和OSPF（开放最短路径优先协议）等不能满足要求，Adhoc网络路由协议的设计具有很大难度。IETF的MANET工作组重点研究无线Adhoc中的路由协议。主要有如下几种草案： 1.AODV（AdhoconDemandDistmceVectorRouting）Adhoc网络的距离矢量路由算法。 2.TORA（TemporallyOrderedRoutingAlgorithm）临时顺序路由算法。 3.DSR（DynamicSourceRouting）动态源路由协议。 4.OLSR（OptimizedLinkStateRoutingProtocol）优化的链路状态路由协议。 5.TBRPF（TopologyBroadcastBasedonReversePathForwarding）基于拓扑广播的反向路径转发。 6.FSR（FisheyeStateRoutingProtocol）鱼眼状态路由协议。 7.IERP（theInterzoneRoutingProtocol）区域间路由协议。 8.IARP（theIntrazoneRoutingProtocol）区域内路由协议。 9.DSDV（DestinationSequencedDistanceVector）目标序列距离路由矢量算法。 下面我将重点就DSR和AODV两种协议进行介绍。 (一)．DSR（DynamicSourceRouting）动态源路由协议。
移动自组网中避洞路由协议
移动自组网中避洞路由协议 移动自组网(Mobile Ad-hoc NETworks,MANETs)是一种没有基础设施支持的无线网络,具有多跳、无中心、自组织、可移动等特点,使得移动自组网组网方便、快捷,不受时间和空间限制,可应用于紧急救援、战场、探险、远距离或危险环境中的目标监控等场合,因而具有很广阔的应用前景。路由技术是移动自组网中的关键技术,也是影响网络整体性能的最主要的因素之一。由于节点的移动性,造成网络拓扑结构始终处于不稳定状态,使得在移动自组网中经常出现一片一片的无节点区域也就是所谓的洞。本文将在基于洞影子路由协议的基础上,对大规模移动自组网中的避洞的路由协议进行研究。本论文提出了一种基于洞椭圆化的避洞路由协议(HRR),其基本思想是在洞边界的节点首先利用右手规则绕洞转一圈,收集洞边界节点的信息,进而把洞规则化为一个椭圆,然后再把洞的信息向外广播,这样就可以解决洞经常引起的局部最优化问题。该协议与GPSR相比较也缩短了路径长度,降低了路由延迟。本论文还提出了一种基于锚点的避洞路由协议(GAR),该协议首先利用锚点发现算法进行锚点的发现,然后利用锚点路由算法建立任意相邻锚点之间的路径,进而可以直接利用贪婪算法进行数据转发,从而进一步在HRR算法的基础上缩短了路径。通过对上述的路由协议进行模拟仿真,结果表明,本文所提出的HRR路由协议和GAR能较好地解决局部最优化问题,在大规模的网络环境下,也能够取得良好的性能。 同主题文章 [1]. 于翔. 蔓延的网格' [J]. 微电脑世界. 2002.(19) [2]. 龚强. 关于网格特征的研究' [J]. 信息技术. 2004.(10) [3]. 曹仲霖. 悄然到来的网格浪潮' [J]. 互联网周刊. 2002.(04) [4]. 欣. 网格棋局' [J]. 软件世界. 2004.(02) [5]. 任浩. 规避网格泡沫' [J]. 信息系统工程. 2004.(01) [6]. 丁甲. 谁在旁观网格' [J]. 信息系统工程. 2004.(09) [7]. 刘玉昕,马小雨. 网格——信息技术的下一个浪潮' [J]. 郑州经济管理干部学院学报. 2004.(04) [8]. 网格' [J]. 科技广场. 2002.(05)
自组网路由协议
2012-11-07 14:33 183人阅读评论(0) 收藏举报 与单跳的无线网络不同，自组网节点之间需通过多跳数据转发机制进行数据交换，每个节点都可能充当其它节点的路由器。无线信道质量的不规则变化，节点的移动、加入和退出等均会引起网络拓扑结构的动态变化。自组网路由协议的作用就是在这种环境中，监控网络拓扑结构的变更，交换路由信息，定位目的节点位置，产生、维护和选择路由，提供网络的连通性。路由协议是移动节点互相通信的基础。 常规的路由协议，如路由信息协议（RIP）[29]和开放式最短路径互连（OSPF）[30]是为有线网络而设计的，它们的拓扑结构相对固定，不会出现大的网络结构变化。自组网结构则是动态变化的，若仍使用常规路由协议，则将会在路由发现和维护上付出很大的代价，而全网路由也可能始终处于不收敛状态。除此之外，自组网不能采用常规路由协议还包含如下几种方面的原因： （1）自组网中主机间的无线信道可能是单向的； （2）若仍使用常规路由，则无线信道的广播特性将产生许多冗余链路； （3）常规路由协议路由信息的周期性广播更新报文会消耗大量的网络带宽。由于无线信道本身的物理特性，它所能提供的网络带宽相对有线信道要低得多。此外，考虑到竞争共享无线信道产生的碰撞、信号衰减、 噪音干扰、信道间干扰等多种因素，节点可得到的实际带宽是远远小于理论上的最大带宽值； （4）无线移动终端的局限性。移动终端在带来移动性、灵巧、轻便等好处的同时，其固有的特性，例如采用电池一类可耗尽能源提供电源，内存较小，CPU性能较低等要求路由算法简单有效，实现的程序代 码短小精悍，需要考虑如何节省能源等。而常规路由协议通常基于高性能路由器作为运行的硬件平台，没有上述的限制。 由于自组网路由协议对自组网的重要性，它便成了研究的一个热点。到目前为止，已经有相当多的标准和草案推出。当前提出的自组网路由协议可依两种标准进行分类，一是以触发时机进行分类，一是以网络拓扑结构进行分类。 2.1依据触发时机分类 根据路由触发原理，目前的路由协议可分为三类： 1）基于路由表驱动（Table Driven）的路由协议 2）按需驱动（On-Demand Driven）的路由协议
一种高效的无线自组网全网可靠广播协议
doi:10.3969/j.issn.1001-893x.2015.07.011 引用格式:王辛果.一种高效的无线自组网全网可靠广播协议[J].电讯技术,2015,55(7):769-772.[WANG Xinguo.An Efficient Network-Wide Reliable Broadcast Protocol for Wireless Ad Hoc Networks[J].Telecommunication Engineering,2015,55(7):769-772.] 一种高效的无线自组网全网可靠广播协议* 王辛果** (中国西南电子技术研究所,成都610036) 摘 要:现有大部分的无线自组网广播协议采用最小虚拟骨干子网进行全网广播,能最小化广播的总发送次数三但是,由于未考虑无线链路的不可靠性,这些协议在实际网络中的广播效率并不高三为此,提出了一种高效的全网可靠广播协议(ENWRB),该协议采用网络编码技术减少单跳广播的重传次数,并通过一种基于链路感知的虚拟骨干网选择算法产生更高效的广播骨干网三仿真结果表明,在确保所有节点成功接收广播消息的相同前提下,ENWRB协议的效率显著高于HCA(Hierarchi?cal CDS-based Algorithm)协议三 关键词:无线自组网;可靠广播;虚拟骨干网;网络编码;链路感知 中图分类号:TN915.04 文献标志码:A 文章编号:1001-893X(2015)07-0769-04 An Efficient Network-Wide Reliable Broadcast Protocol for Wireless Ad Hoc Networks WANG Xinguo (Southwest China Institute of Electronic Technology,Chengdu10036,China) Abstract:Most existing broadcast protocols for wireless ad hoc networks use a minimal virtual backbone subnet to broadcast messages,which can minimize the total broadcast transmission number.However,since the unreliability of wireless link is not considered,the broadcast efficiencies of these protocols are not high in real networks.This paper proposes an efficient network-wide reliable broadcast protocol(ENWRB), which adopts network coding scheme to reduce the retransmissions in single-hop broadcast and a link-aware virtual backbone election algorithm to generate the more efficient broadcast backbone.Simulation re?sults show that,under the same premise of ensuring all nodes to receive broadcast message successfully,the efficiency of ENWRB is higher than that of Hierarchical CDS-based Algorithm(HCA)greatly. Key words:wireless ad hoc network;reliable broadcast;virtual backbone;network coding;link-aware 1 引 言 全网广播是单个节点向网络中所有节点发送消息的通信模式,可广泛应用于全网通告二寻呼二路由发现等三全网广播协议既要保证所有节点都能够正确接收广播消息,即实现全网覆盖,还要尽可能减少总的发送次数,提升广播效率三 全网广播协议大致可分为全网洪泛二概率转发二骨干转发等三类[1]三全网洪泛是让所有节点都参与转发广播消息,虽能实现全网覆盖,但冗余的广播转发次数多,效率较低三概率转发为每个节点分配参与转发的概率,虽能减少广播转发次数,但很难通过选择合适的转发概率来保证全网覆盖三在骨干转发的全网广播协议中,每个节点或者是骨干节点,或者至少与一个骨干节点直接相邻,且骨干节点之间保持连通,每个骨干节点只转发一次就能实现全网覆盖三显然,虚拟骨干网的规模越小,总的次数越少,广播效率越高三因此,现有文献主要研究如何生成最小的虚拟骨干网三文献[2]已经证明即使根据全 四967四 第55卷第7期 2015年7月电讯技术 Telecommunication Engineering Vol.55,No.7 July,2015 * **收稿日期:2015-05-05;修回日期:2015-06-09 Received date:2015-05-05;Revised date:2015-06-09通讯作者:xinguowang911@https://www.wendangku.net/doc/0b3435175.html, Corresponding author:xinguowang911@https://www.wendangku.net/doc/0b3435175.html,
车载通信系统的协议
车载通信系统 1 Frontier topics 2 Typical problems 3 Related algorithms or protocols
车载自组网 ?出现的背景： 道路交通事故成为全球性公共安全问题，交通事故因其极强的“杀伤力”成为世界“头号杀手”，在2003年ITU-T的汽车通信标准化会议上，各国专家正式提出车载网络VANET(vehicle ad hoc networks)车载自组网是专门为车辆间通信而设计的自助式网络。
VENET 网络 特点： 具有ad hoc的基本特点：无中心和自组织性，动态的拓扑网络，多跳路由，无线传播，移动终端便携，安全性差 具有自身的特点： 1 节点高速移动，拓扑结构变化快，路径寿命短 2 节点移动具有一定的规律性 3 无线信道质量不稳定，受到多种因素的影响 4 GPS和电子地图相结合，利用路径规划功能，使路由策略的实现变得更为简单
车载网络通信系统结构： 车间通信（IVC iner vehicle communication ）车与车通信系统（V2V,vehicle-to-vehicle communication） 车与路边基础设施通信系统（V2I vehicle -to-infrastucture communication ）
?V2V 通信使车辆能够通过多跳的方式进行自动互联，起到车辆运行的安全和疏导交通流量的作用。 ?V2I 通过路灯、加油站等作为接入点的网关，连接到其他固定或移动通信网络上，如根据车辆运行情况在交叉路口调度信号灯，路边加油站及服务区向车辆提供服务等，应用开展有赖于路边设施，投资比较大
基于NS2的无线自组网路由协议的研究与仿真毕业论文
湖南城市学院本科毕业设计（论文）诚信声明 本人郑重声明：所呈交的本科毕业设计（论文），是本人在指导老师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议，除文中已经注明引用的内容外，本设计（论文）不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 本科毕业设计（论文）作者签名： 二○一○年五月二十日
目录 摘要 (1) 关键词 (1) Abstract (2) Key words (2) 1 绪论 (3) 1.1 课题研究的背景 (3) 1.2 国内外研究现状 (3) 1.3 本课题研的研究内容和方法 (4) 2 无线自组网 (4) 2.1 无线自组网的产生和发展 (4) 2.2 无线自组网的特征 (5) 2.3 无线自组网应用领域 (5) 2.4 无线自组网体系结构 (6) 3 网络模拟器NS2 (7) 3.1 NS2简介 (7) 3.2 NS2组成部分 (9) 3.3 NS2模拟基本流程 (10) 4 无线自组网路由协议 (11) 4.1 无线自组网与传统移动通信网络的区别 (11) 4.2 无线自组网路由协议分类 (11) 4.3 几种典型的无线自组网路由协议 (12) 4.3.1 目的序列距离矢量路由协议DSDV (12) 4.3.2 按需平面距离矢量路由协议AODV (12) 4.3.3 动态源路由协议DSR (13) 4.3.4 临时排序路由算法TORA (13) 4.4 路由协议性能评标准 (14)
5 无线自组网路由协议的仿真 (14) 5.1 移动节点 (14) 5.1.1 移动节点的结构 (15) 5.1.2 移动节点的创建 (15) 5.1.3 移动节点的运动 (16) 5.2 无线自组网路由模拟的实现 (17) 5.2.1 无线自组网路由协议场景的构建 (17) 5.2.2 TCP代理的创建和设置 (17) 5.2.3 仿真参数的设置 (17) 5.3 仿真结果分析 (18) 5.3.1 动画演示工具nam (18) 5.3.2 无线Trace文件格式 (19) 5.3.3 数据分析工具gawk (20) 5.3.4 绘图工具gnuplot (20) 5.3.5 仿真结果分析 (21) 结论 (25) 参考文献 (27) 致谢 (29)