基于ＶＡＮＥＴｓ的路由协议研究

张晓静

【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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