宋曉雨

（大連職工大學 遼寧 116033）

0 引言

車輛自組織網(wǎng)絡(luò)（VANET）是移動自組網(wǎng)絡(luò)工作組（MANET）在車輛應(yīng)用方面的延伸，也是物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在車輛應(yīng)用方面的延伸，目前是一個很有發(fā)展前景的項目之一。與傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡(luò)相比，VANET具有實施靈活、管理方便、架構(gòu)新穎、強烈實現(xiàn)、無中心、自組織等方面的特點。

1 車輛自組織網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)方式

車輛自組織網(wǎng)絡(luò)（VANET）是一種無線多節(jié)點多跳的移動網(wǎng)絡(luò)，它的通信是通過下面的方式實現(xiàn)的：道路中每一輛汽車只要安裝了車載路由器并開啟使用（如 3G等）就可以作為車輛自組織網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點，路邊的交通設(shè)施只要安裝了通信設(shè)備并開啟通信功能也可以作為車載自組織網(wǎng)絡(luò)的一個節(jié)點（如路邊交通信號燈，路邊固定通信設(shè)備，加油站，停車場等等），在一定的通信范圍（一般在幾百米到幾千米）內(nèi)節(jié)點之間可以實現(xiàn)彼此通信，發(fā)送并更新位置、速度等信息；當兩個節(jié)點之間的物理距離超出通信距離范圍時，節(jié)點可以通過輛車之間的在通信范圍內(nèi)的其他車輛或這路邊通信節(jié)點作為媒介多跳實現(xiàn)通信，更新信息數(shù)據(jù)。假若兩節(jié)點之間的物理距離不在通信范圍內(nèi)，并且兩節(jié)點之間沒有能夠利用的中間媒介節(jié)點時，該節(jié)點就會攜帶信息繼續(xù)前行，直到找到通信范圍內(nèi)的其他節(jié)點，將信息數(shù)據(jù)發(fā)送出去，并更新自己現(xiàn)有的信息數(shù)據(jù)，再將信息多跳的傳遞給目的節(jié)點。這種通信是雙向的，所有通信節(jié)點既可以接收信息數(shù)據(jù)，也可以發(fā)送信息數(shù)據(jù)，同時每個節(jié)點在網(wǎng)絡(luò)中也起到路由器的作用，實現(xiàn)信息數(shù)據(jù)多跳的發(fā)送接受。

2 節(jié)點的通信過程

獲取信號→發(fā)射前處理→發(fā)射信號→通過移動網(wǎng)絡(luò)→接收信號→接受后處理。

車輛自組織網(wǎng)絡(luò)（VANET）的出現(xiàn)，在很多方面都大大方便的人們的出行生活。如基于交通安全方面的應(yīng)用，這一應(yīng)用的實現(xiàn)，通過交通燈警告、路牌提示、路面情況檢測等方式，幫助人們有效的避免及減少交通事故的發(fā)生，這類應(yīng)用對通信的及時性和可靠性要求較高；基于交通效率方面的應(yīng)用，這一應(yīng)用的實現(xiàn)，通過測量車輛信息、路況信息、路徑預(yù)測、收費情況等方式，幫助人們改善車輛出行的條件，提高交通效率，這類應(yīng)用對通信的及時更新和真實性要求較高；基于商業(yè)方面應(yīng)用，這一應(yīng)用的實現(xiàn)，通過人們對某些信息的查詢，如查找停車場、餐飲、商場、加油站等，使得商家有了商業(yè)推廣的途徑，通過這一應(yīng)用，讓人們能夠快速找到自己、提高知名度，實現(xiàn)商業(yè)推廣的目的，同時也方便了人們的出行；基于娛樂、服務(wù)方面的應(yīng)用，這一應(yīng)用的實現(xiàn)，通過互動通訊、媒體傳輸、Internet服務(wù)等方式，幫助人們實現(xiàn)觀看下載視音頻、移動辦公、在線游戲、社交活動等，豐富人們的出行生活，同時這類應(yīng)用對于網(wǎng)絡(luò)帶寬的要求較高。

隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，對于出行的要求也越來越高，人們希望能夠以一種更為安全、更有效率、同時能夠滿足娛樂的方式出行，車載自組網(wǎng)的幫助人們解決了這一問題并得到普遍應(yīng)用，相信未來還會繼續(xù)發(fā)展。為了使得通信及時、快速、準確、安全的實現(xiàn)，如何建立應(yīng)對拓撲變化如此快速的網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議將是我們的研究重點。目前市場銷售的大部分導航軟件一般采用的是最短路徑策略或最少收費策略，這種方式在一般情況下能夠滿足人們的某一出行要求，但對于當前交通路況擁堵的情況下，這幾種策略顯然是行不通的，最短路徑或最少收費的方式不僅不能給使用者節(jié)省時間，還可能降低了出行的效率。本文在基于最短路徑的方式上進行加工，加入了道路車輛擁堵情況，綜合多種因素選取出最優(yōu)方案，實現(xiàn)方便出行的目的，提高效率。

3 基本假設(shè)

假設(shè)每輛車都能通過車載導航知道自己和其他VANET中車輛節(jié)點的位置，速度，等待時間及鄰居節(jié)點的距離和方向，并得到電子地圖。汽車節(jié)點間的通信范圍距離為500 m。路口用In表示。從路口I i到路口 I j記為 r ij。當相鄰車輛間的物理距離小于1m，并且車輛行駛速度小于12公里/小時或者車輛的等待時間超出5分鐘都計為堵車情況。

4 場景

假設(shè)某車輛想要到某停車場去，通過車載導航可以得知該停車場的位置。該車輛有兩條路徑可以選擇即路徑 1和路徑2。如果按照最短路徑的方法查找，路由就會選擇路徑1上車輛作為嚇一跳節(jié)點，但是由于路徑 1上車輛較少，消息不能及時傳遞給下一節(jié)點車輛，導致消息滯后，發(fā)送延遲，不能及時更新。所以相對而言，由于路徑 2上車輛多，在每段通信范圍內(nèi)都有通信節(jié)點存在，保證了消息傳遞的成功性，消息得以及時更新。為了減少消息更新的延遲，我們應(yīng)盡量選擇車輛密度相能夠保證通信距離的道路，以保證消息能夠順利的轉(zhuǎn)發(fā)出去。同時在滿足通信距離的前提下，也要將處于堵車的道路排除，避免由于道路車輛擁堵導致效率下降。

在協(xié)議中，車輛自組織網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)用連通圖表示。邊的方向就是車輛的行駛方向，每條路段中消息轉(zhuǎn)發(fā)的時間作為邊的權(quán)重。本協(xié)議對車輛密度、車速、等待時間、方向加以判斷和處理，得到每條邊的長度作為權(quán)重，再利用貪婪算法求出該圖的最短路徑，排序，對于滿足車輛密度、車速、等待時間等判斷條件的所有路徑再用貪婪算法求每條路徑的權(quán)重，再進行計算，求出滿足消息轉(zhuǎn)發(fā)最優(yōu)條件下的距離最短路徑，作為本協(xié)議的最優(yōu)路徑。既保證了數(shù)據(jù)通信的及時性又能利用較短的路徑到達目的地。

[1]NAUMOV V，GROSS T R.Connectivity aware routing（CAR）in vehicular Ad hoc networks[C].Proceedings of INFOCOM.USA，2007.

[2]Pranav Kumar Singh，Kapanng Lego，Dr.Themrichon Tuihung.Simulationg based analysis of Ad hoc Routing Protocol in Urban and Hignway Scenario of VANET[J].International Journal of Computer Applications，2011，12（10）：42-49.

[3]Tonguz K，Boban M.Multiplayer games over Vehicular Ad Hoc Network；A new application[J].Ad Hoc Networks，2010，8（5）；531-543.