車輛自組網絡路由協議分析與仿真畢業設計-文庫吧

【正文】 ........................... 20 添加 GPSR 路由算法在 NS2 下 .................................................................................. 21 目錄 II 本章小結 ....................................................................................................................... 21 第四章 基于車載網 GPSR 的改進算法 ................................................................................... 23 車載網 GPSR 算法的不足 ............................................................. 錯誤 !未定義書簽。 基于車載網 GPSR 的改進算法 ................................................................................... 23 添加改進代碼在 NS2 下的修改 .................................................................................. 23 本章小結 ....................................................................................................................... 28 第五章 仿真實驗及結果分析 ................................................................................................... 29 仿真模擬實驗 ............................................................................................................... 29 網絡仿真場景拓撲設置 ..................................................................................... 29 仿真參數比較 ..................................................................................................... 33 實驗結果分析 ............................................................................................................... 34 端到端的延時 ..................................................................................................... 35 吞吐量的比較 ..................................................................................................... 36 抖動率的比較 ..................................................................................................... 36 丟包率的比較 ..................................................................................................... 37 GPSR 算法與 GPSR 改進算法對比 ............................................................................. 38 接收成功率的對比 ............................................................................................. 38 端到端的延時對比 .............................................................................................. 38 本章小結 ....................................................................................................................... 40 第六章 總結與展望 ................................................................................................................... 42 論文總結 ....................................................................................................................... 42 下一步工作 ................................................................................................................... 42 致謝 ............................................................................................................................................. 44 參考文獻 ..................................................................................................................................... 45 常州工學院延陵學院 1 第一章 前言 研究背景與 意義 車輛自組織網絡（ Vehicular Ad Hoc Networks， VANET） [1]作為一種特殊的移動自組織網絡，是道路上車輛間、車輛與固定接入點之間相互通信而組成的開放式移動網絡。作為智能交通系統的重要組成部分，有著非常廣闊的前景。車輛自組織網絡的設計目標是建立一個車間通信平臺，能夠實現多車無線通信，通過自組織網絡的應用可以提高交通安全性、道路通行效率和行車環境。 隨著科學技術的不斷發展與進步，人們的生活水平在逐漸的提高，對生活質量也有了越來越高的要求，越來越多的家庭開始擁有私家車了。然后 更多的汽車出現在了道路上，造成了道路上的嚴重擁堵，從而交通事故也有了逐漸增長的趨勢。這些問題都給現代的交通系統提出嚴峻的挑戰?，F在交通系統需要解決的問題是怎樣減少交通事故的發生，堅決這個問題的關鍵是怎樣提高道路交通環境的質量。在我看來，如果能夠實現車輛間的通信，使得車輛之間能夠迅速、快捷的獲得其他車輛的信息，從而讓駕駛者能快速的做出正確的反應，那么就可以很大限度的降低交通事故的發生，從而能在一定的程度上緩解道路的擁堵。但是傳統的車載網絡即使能夠得到其他車輛的信息，但是卻并不能是的車輛間直接的進行通信，他們需 要一個中心的網絡節點來發送消息，這樣就會造成信息沒有辦法及時的讓車輛獲得，因此降低了通信系統的性能。 最近幾年來，信息技術在不斷的快速發展，我們能在越來越廣泛的地方使用無線網絡，應用范圍很大。近年來，在對移動自組織網絡上的研究越來越受到重視。無線網絡擁有廣闊的市場前景和較高的研究價值。在控制裝置上面，它可以降低各系統的互連線束，從而降低了傳感器及相應的配置，在各個子系統之間實現了資源共享，有利的提高了系統的協調性和可靠性。在應用方面，如果將移動自組織網絡應用到車載系統，使得在網絡中的車輛能進行相互的通信，這 不但可以實現事故報告，交通狀況信息查詢，而且還能對駕駛者進行輔助駕駛，使得駕駛者在非可視范圍內能得到其他車輛信息及路況信息，使駕駛者得到及時的消息，從而做出準確的判斷，有利于車輛自身的安全駕駛，這樣就會提高交通系統的性能，減少交通事故的發生。隨著國家的富強和人民生活水平的不斷提高使得車輛越來越多，交通安全在國民經濟和國防建設中的起著越來越大的作用。移動自組織網絡不但能解決車輛間的通信，還能對于交通安全及車輛的智能化、便利化也有著非常重要的作用，對于提升車輛的信息化、自動化程度，甚至是擴大到國防等應用的領域， 都是具有著十分重大的意義的，所以已經引起了各國研究機構的很大興趣。 常州工學院延陵學院 2 國內外研究現狀 隨著現代人民生活水平的逐漸提高，私家車數量越來越多，交通越來越擁擠，這對于我國現有的交通系統來說，成為一個越來越嚴重的挑戰。根據相關數據可以發現，我國現在的交通安全事故情況已經處于高發期， 交通安全的形勢非常嚴峻?，F在，車輛通信的網絡主要有 GPRS 網絡和 CDMA 網絡 [2]，車輛間通過 GPRS 網或者 CDMA 網聯系控制中心，向控制中心報告自己的車輛信息，而且可以通過互聯網下載電視電影音樂等娛樂資料。但是，這種組網的 方式卻有兩個很大的缺陷：車輛和車輛之間并不能通信，這就導致降低了各車輛之間的信息交流；而且由于這兩個網絡能夠容納的用戶容量是有限的，所以肯定會影響車輛終端的發展。在這種背景的需求下，車輛自組織網絡（ Vehicular Ad Hoc Network， VANET）這一概念產生了。車輛自組織網絡來自于自組織網絡（ Ad Hoc），是自組網絡在交通領域的另外一種特殊的應用，是專門以車輛之間的通信為場景而建立的自組織網絡，可以實現路邊節點與車輛之間、車輛與車輛之間的相互通信。 VANET 技術很創造性的把自組網技術成功 的應用到了車載網絡上，已經成為各個國家通信專家們研究的一個關注點，并且成為了各個國家研究機構的研究熱點。從 2020年起，歐洲科學家們已經分別開創了了 Car－ 2－ Car、 FleetNet、 WILLWARNE、 ADASE、COMCAR、 DRiVE、 CHAUFFEUR 2 等項目對車輛間的通信進行研究，而美國也成立了 Vehicle Safety Consortium[3]，日本則成立了 Advanced Safety Vehicle Program，而且通過了兩個標準來用于研究車輛間的通信。 IEEE 也經過討論制定了 IEEE （ WAVE）[4]的相關標準，而且在 頻段上特意劃分了用于車輛間相互通信的 75MHz 頻帶。另外，從 2020 年開始， MobiCom 每年都會進行關于研究 VANET 的專題研究會。同樣，國內的一些高校也對 VANET 的相關技術表現出了研究興趣，武漢大學、東南大學、清華大學分別都在傳輸控制技術、 VANET 信道的建模和車輛與車輛間內聯網的組網技術這些方面進行了研究，肖漢等人也在 [5]中對此進行過研究。 最近幾年來，各國的研究人員通過分析一些移動自組織網絡，研究其中的傳輸控制協議的設 計，發現了一些對 VANET 中傳輸控制協議的設計具有重要借鑒的思想以及方案，但仍然缺乏專門針對 VANET 網絡這個相對來說還是很特殊的移動自組網來進行的一些專門的研究。 主要研究工作 本文對車載網的研究背景和國內外研究現狀作了簡單的介紹，并著重分析了車載網路由協議中的 AODV， GPSR[6]協議。同時，對比分析了 GPRS 協議與 AODV 協議，并在NS2上設置了場景，進行仿真比較。針對節點移動速度變化的特點，進行了高速度與低速度下，二種不同協議對比的延時、丟包率，還對比了吞吐量、抖動率。仿真結果表明， GPSR 基于地理位置的路由協議由于是以最遠距離的轉發，其比 AODV 更適用于車常州工學院延陵學院 3 載網應用的這種環境，在相同的條件下，丟包更少，延時更短。 AODV 路由協議側重于端到端的通信，在車載網應用車輛快速移動的過程中，表現的參數差于 GPSR 協議。 論文結構 第一章 給出了課題研究的背景意義及研究現狀。作為當今新興技術之一，車載網絡有著廣闊的應用前景和重要的科學研究價值。路由協議作為車載網絡核心技術之一，它的性能很大程度上決定了網絡的整體性能。適時地開展這方面的研究工作，對我國社會各方面的發展具有舉足輕重的作用。 第 二章 分析了車載自組網的現狀，其中分析了車載網的特點，車載網的體系結構，車載自組網中的關鍵技術，其中包括：自組網無線接入技術， GPS 定位技術，車載自組網路由協議。以及對