謝明鈺

摘 要：近年來車載自組織網(wǎng)絡已成為無線自組網(wǎng)新的研究重點。鑒于車載自組織網(wǎng)絡自身高動態(tài)性網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)等相關特點，使得傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集協(xié)議在VANET中的表現(xiàn)并不理想。所以，對于車載自組織網(wǎng)的研究主要集中在對VANET數(shù)據(jù)收集協(xié)議方面。文中總結(jié)了近些年出現(xiàn)的VANET數(shù)據(jù)收集協(xié)議，并選取其中AODV和DSR兩種協(xié)議，在模擬高速公路的相關場景下，通過設置不同的參數(shù)研究兩種不同的性能指標，得出AODV協(xié)議比DSR協(xié)議性能好的結(jié)論。

關鍵詞：車載自組織網(wǎng)絡；數(shù)據(jù)收集；NS-2；AODV

中圖分類號：TP39；TN929.5 文獻標識碼：A 文章編號：2095-1302（2017）09-00-02

0 引 言

車載無線網(wǎng)絡以信息收集、處理、發(fā)布、交換為主，為參與者提供豐富的服務。車載無線網(wǎng)絡將車輛內(nèi)部的相關器件、車輛與路邊節(jié)點、車輛與車輛、車輛與互聯(lián)網(wǎng)連接起來，構(gòu)成一個異構(gòu)的復雜網(wǎng)絡系統(tǒng)，為車載智能交通系統(tǒng)提供多樣化的應用。車聯(lián)網(wǎng)符合“云計算”[1] （Cloud Computing） 、“物聯(lián)網(wǎng)[2]” （Internet of Things，IoT）兩大炎手可熱的研究主題，順應當今信息技術(shù)的發(fā)展趨勢。車載自組織網(wǎng)絡（Vehicular Ad Hoc Network，VANET）具有自組織、易擴展、易部署、低代價、低通信延遲等優(yōu)點[3] ，是車載網(wǎng)絡中最重要的一種組網(wǎng)形式。數(shù)據(jù)收集是VANET中一項至關重要的技術(shù)，如何在VANET中提高網(wǎng)絡通信的性能，根據(jù)不同的需求進行有效的數(shù)據(jù)收集，是學術(shù)界一直關注的研究熱點。

本文總結(jié)了近些年出現(xiàn)的VANET數(shù)據(jù)協(xié)議，選取其中的DSR（Dynamic Source Routing，DSR）、AODV（Ad hoc On-demand Distance Vector Routing，AODV）協(xié)議，由17個無線節(jié)點組成VANET，建立一個M型固定的拓撲結(jié)構(gòu)，再加一個移動節(jié)點來模擬固定節(jié)點的數(shù)據(jù)收集場景，通過設置不同的參數(shù)研究了兩種協(xié)議的相關性能指標，得出AODV協(xié)議較DSR協(xié)議性能好的結(jié)論。

1 車載自組網(wǎng)數(shù)據(jù)收集協(xié)議

數(shù)據(jù)收集協(xié)議可以在一定程度上節(jié)省能耗。目前常見的數(shù)據(jù)收集協(xié)議包括EMDA（Energy—Efficient Meter Data Aggregation Protoco1，EMDA）、AODV、PEADG（Power Eficient Algorithm for Data Gathering，PEADG） 、DSR等。但是以上協(xié)議中已得到廣泛認可的是AODV協(xié)議、DSR協(xié)議。

AODV協(xié)議與DSR協(xié)議均具有一系列優(yōu)點。在消除路由環(huán)路方面，AODV協(xié)議通過使用序列號來避免出現(xiàn)路由環(huán)路，而DSR使用源路由機制消除路由環(huán)路。此外，DSR協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)分組的中間節(jié)點無需存儲路由信息，節(jié)省了存儲空間；AODV協(xié)議支持中間節(jié)點應答，能使源節(jié)點快速獲得路由，而DSR允許節(jié)點偵聽數(shù)據(jù)分組，緩存路由信息；AODV協(xié)議能快速響應活躍路徑上的斷鏈，并具有良好的可擴展性。而DSR支持到目的節(jié)點的多條路徑。

2 仿真實驗

采用網(wǎng)絡仿真軟件NS-2[4]對DSR和AODV協(xié)議進行性能分析，通過仿真分別得到了其數(shù)據(jù)包的平均端到端延遲、端到端時延、網(wǎng)絡吞吐量，以此來衡量數(shù)據(jù)收集協(xié)議的性能。

2.1 仿真環(huán)境

我們采用17 個無線節(jié)點來組成車載自組織網(wǎng)絡。其中DSR的隊列類型為CMUPriQueue，而AODV采用DropTail/PriQueue。模型中每個節(jié)點的無線傳輸范圍為 50.0 m，我們將仿真時間設置為20.0 s。將移動節(jié)點的初始坐標設為（50.0，93.3），移動節(jié)點開始傳送數(shù)據(jù)的時間設為1.0 s，研究將其移動速度分別設置為10.0、20.0、30.0、40.0、50.0、60.0、70.0、80.0、90.0（單位均為m/s）時AODV和DSR協(xié)議的端到端時延、平均端到端時延以及平均吞吐量等性能指標。我們采用CBR業(yè)務作為一種典型的無連接UDP 業(yè)務來進行仿真實驗。我們在相同的實驗場景下采用相同的數(shù)據(jù)源分別對兩種協(xié)議進行模擬運行，使仿真結(jié)果盡量準確。

2.2 仿真結(jié)果與分析

圖1、2分別為AODV協(xié)議和DSR協(xié)議的仿真圖。圖3展示了兩種協(xié)議的平均端到端時延性能，可以看出隨著移動節(jié)點速度的增大，AODV及DSR協(xié)議的變化趨勢相同，均呈下降趨勢，但相對于同一移動速度，AODV協(xié)議的時延略大于DSR協(xié)議，當速度大致在56～66 m/s范圍內(nèi)時，DSR協(xié)議的時延略大于AODV協(xié)議的時延。圖4展示了兩種協(xié)議的端到端時延性能，由圖4可知，當移動節(jié)點的速度在（10，20）以及（20，30）兩個區(qū)間范圍內(nèi)時，DSR協(xié)議的時延波動范圍較大，此后波動范圍較小，而AODV協(xié)議的時延波動范圍一直較小。由于只進行了一次實驗，所以會出現(xiàn)較大的波動范圍，當進行多次實驗取平均值后，便不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。由此可以看出AODV協(xié)議的時延性能較DSR協(xié)議的性能好。

圖5展示了模型仿真中網(wǎng)絡的吞吐量，由圖可見，隨著移動節(jié)點速度的增大，兩種協(xié)議的網(wǎng)絡吞吐量性能變化趨勢相同，均呈下降趨勢。在相同的速度下，DSR協(xié)議的網(wǎng)絡吞吐量大于AODV協(xié)議的吞吐量，因此在本實驗中DSR協(xié)議的網(wǎng)絡吞吐量性能較AODV協(xié)議的性能好。

3 結(jié) 語

在車載自組網(wǎng)應用中，通信半徑的限制使網(wǎng)絡中車輛節(jié)點之間的數(shù)據(jù)交互形式是多跳轉(zhuǎn)發(fā)進行的，因此數(shù)據(jù)收集協(xié)議和路由協(xié)議是其重要的組成部分。由于傳統(tǒng)的路由協(xié)議不能有效地應用，無線自組網(wǎng)中的數(shù)據(jù)收集技術(shù)、路由技術(shù)有非常廣闊的研究空間。本文詳細介紹了車載自組網(wǎng)的主要特點，以及典型的數(shù)據(jù)收集協(xié)議，并分析了其中兩種協(xié)議的優(yōu)缺點，并在一定場景下，通過設置不同的參數(shù)研究了兩種不同的性能指標，得出AODV協(xié)議較DSR協(xié)議性能好的結(jié)論。

參考文獻

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