車載自組織網(wǎng)絡(luò)單播(unicast)路由的解決思路

車載自組織網(wǎng)絡(luò)單播(unicast)

路由的解決思路陳開恒khchen69@VANET路由相關(guān)的特點(diǎn)高速變化的拓?fù)?。由于?jié)點(diǎn)之間相對高速的移動，VANET的拓?fù)湟恢痹诟淖?。e.g.假設(shè)車輛的無線通信半徑為250m，在最壞的情況下，車輛之間的相對速度為25m/s，鏈路的持續(xù)時(shí)間只有10s。頻繁的網(wǎng)絡(luò)分割。由于與上面類似的原因，VANET網(wǎng)絡(luò)的連通性也頻繁的變化。尤其是在車輛密度較低的時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)有很大的概率是不連通的。路由的設(shè)計(jì)必須要考慮到網(wǎng)絡(luò)分割的存在。VANET路由相關(guān)的特點(diǎn)充足的能量和儲存能力。VANET中的無線通信節(jié)點(diǎn)為車輛而不是普通的手持設(shè)備，所以可以很輕松的提供足夠的能量用于支持無線通信和計(jì)算，在路由過程中，能量和儲存可以認(rèn)為是無限的。無線通信的地理性。與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中單純依靠ID號或者IP地址不同，由于車輛的移動性是依賴于已有道路，無線通信的地理特征較大。甚至有些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對于報(bào)文的目的區(qū)域就是特定的地理空間。VANET路由相關(guān)的特點(diǎn)移動模型和可預(yù)測性。由于無線節(jié)點(diǎn)的高速移動和拓?fù)涞膭討B(tài)性，移動模型和預(yù)測是網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議設(shè)計(jì)的重要考慮依據(jù)。車輛節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動本質(zhì)上受限于高速公路、道路或者是街道，所以給予速度和地圖，節(jié)點(diǎn)的移動在短期內(nèi)可以被預(yù)測。不同的通信場景。VANET網(wǎng)絡(luò)常常會呈現(xiàn)兩種不同的無線通信環(huán)境。在高速公路的通信場景中，環(huán)境是簡單而且是一維的。而在城市環(huán)境中就變得更加復(fù)雜，城市中的道路常常被有很多十字路口和多叉路口。VANET路由的全局信息節(jié)點(diǎn)的ID。每個(gè)節(jié)點(diǎn)在VANET網(wǎng)絡(luò)中都有一個(gè)唯一的ID標(biāo)識，用來區(qū)分不同的節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)的地理位置。在做路由決策的時(shí)候考慮到節(jié)點(diǎn)的位置信息，根據(jù)位置服務(wù)，可以獲得目的節(jié)點(diǎn)的位置，然后根據(jù)地理位置來選擇路由路徑。靜態(tài)的地圖信息。在城市場景里，由于車輛節(jié)點(diǎn)的移動依賴于道路，所以路由的路徑也由若干個(gè)道路組成，已知靜態(tài)的地圖信息，可以幫助路由選路的決策。VANET路由的全局信息動態(tài)的車輛分布信息。地圖信息雖然可以指引路由方向，但是街道上到底有無車輛分布會影響路由性能。若已知每個(gè)街道上的車輛密度，則可以更好的做出路由決策。但是這個(gè)信息的獲取和更新很難。一般的獲取方式有：第三方地圖服務(wù)，使用第三方提高的帶有車輛交通流量信息的地圖來判斷。更新較慢，可能1或者幾個(gè)小時(shí)才更新一次。假設(shè)存在全局的路邊傳感器節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，可以動態(tài)的收集并交互全局的動態(tài)車輛分布信息。VANET路由的局部信息單跳鄰居信息。在Adhoc網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)之間通常基于beacon包來通告單跳鄰居自己的存在(e.g.hello包)。通過beacon包可以更新單跳的鄰居信息，獲得鄰居節(jié)點(diǎn)的ID號、位置、速度(矢量)、競爭窗口、隊(duì)列長度等信息。街道內(nèi)的車輛信息。相比于全局的車輛信息，車輛所在的街道的局部信息更容易獲得和更新。通過兩種方式可以實(shí)現(xiàn)：車輛之間通過多跳的beacon包迭代，街道內(nèi)的車輛共同維護(hù)一個(gè)報(bào)告街道內(nèi)車輛信息的beacon包，并通過時(shí)間戳來實(shí)現(xiàn)更新。街道內(nèi)有一個(gè)簡單的傳感器設(shè)備符合收集并通告街道內(nèi)車輛的信息。修改MANET路由基于路由生命期的修改：動機(jī)：適應(yīng)VNAET中移動性大、拓?fù)渥兓奶攸c(diǎn)。代表：PRAODV，PRAODVM策略：PRAODV使用節(jié)點(diǎn)的距離和速度來預(yù)測節(jié)點(diǎn)之間的鏈路生命期，并以此為依據(jù)選路。PRAODVM建立了一個(gè)可選路由，它使用最長的連接時(shí)間來代替最短路徑來實(shí)現(xiàn)選路。弱點(diǎn)：依賴于預(yù)測算法的精確性。修改MANET路由基于地理區(qū)域的修改：動機(jī)：在路由發(fā)現(xiàn)中考慮目的節(jié)點(diǎn)的區(qū)域。代表：ZOR，LAR策略：在發(fā)起路由請求前，估計(jì)目的節(jié)點(diǎn)會處于的位置，只有在ZoneofRelevance(ZOR)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)才會再次廣播路由請求的報(bào)文。弱點(diǎn)：依賴于預(yù)測的ZOR。基于位置的路由經(jīng)典的基于位置的路由GPSR(GreedyPerimeterStatelessRouting)在VANET中的應(yīng)用存在很多問題。由于車輛特殊的分布，節(jié)點(diǎn)和貪婪的下一跳往往存在樹木、設(shè)施等障礙物，影響網(wǎng)絡(luò)通信。車輛的特殊分布會大量導(dǎo)致localmaximum的情況，GPSR中平坦化的解決方案，把節(jié)點(diǎn)根據(jù)最近的鄰居化為1跳將會引起額外的很多delay高速的移動性會在路由選擇中導(dǎo)致很多routingloop的發(fā)生。很多時(shí)候報(bào)文會被送到錯(cuò)誤的方向。基于位置的路由改進(jìn)自GPSR的路由協(xié)議GPCR(GreedyPerimeterCoordinatorRouting)通過在街道口節(jié)點(diǎn)的幫助來避免GPSR在VANET環(huán)境中的問題。節(jié)點(diǎn)在街道內(nèi)的時(shí)候才用貪婪的方式選擇下一跳。在街道口的時(shí)候，節(jié)點(diǎn)優(yōu)化把報(bào)文傳遞給被選出的Coordinator節(jié)點(diǎn)。Coordinator節(jié)點(diǎn)為在路口的節(jié)點(diǎn)，而非跨過了一個(gè)路口的節(jié)點(diǎn)。本質(zhì)上，GPCR通過節(jié)點(diǎn)角色的識別，根據(jù)目的節(jié)點(diǎn)的位置，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)按照街道為路徑的路由過程。基于靜態(tài)地圖的路由GSR(GeographicSourceRouting)協(xié)議假設(shè)有靜態(tài)城市地圖的信息來選擇路由。路由算法的輸入是源節(jié)點(diǎn)的位置、目的節(jié)點(diǎn)位置(通過RLS獲得)以及城市地圖。輸出是包含街道口序列的路由路徑。GSR使用Dijkstra最短路徑算法來進(jìn)行路由決策，動機(jī)認(rèn)為地理路徑最短對應(yīng)著路由跳數(shù)最小。GSR的路由分為兩個(gè)部分，在兩個(gè)街道口之間，采用基于位置的貪婪選擇，達(dá)到街道口之后，根據(jù)事先的決定的路徑選路。基于靜態(tài)地圖的路由GSR有一個(gè)非常顯而易見的缺點(diǎn)，就是沒有考慮節(jié)點(diǎn)的動態(tài)分布，隱形添加了一個(gè)節(jié)點(diǎn)均勻分布的假設(shè)。A-STAR(Anchor-basedStreetandTrafficAwareRouting)協(xié)議也借助了城市的靜態(tài)地圖，同時(shí)加入了對于預(yù)知交通信息的考