基于高速公路通信環(huán)境的車輛Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)新聚類算法

近年來，由于車載自組織網(wǎng)絡(luò)（VANET）提高了駕駛員駕駛的安全性，因此成為發(fā)展智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)。VANET是智能交通系統(tǒng)中車輛動態(tài)節(jié)點進行彼此通信的一種網(wǎng)絡(luò)，其在一定的傳輸范圍（TR）內(nèi)使用無線技術(shù)進行通信。VANET車輛之間的通信可以減少車輛發(fā)生碰撞的可能性。由于大量車輛和快速變化拓撲結(jié)構(gòu)的通信管理使得在VANET中建立穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)變得極具挑戰(zhàn)性，而采用聚類算法可以有效地解決上述問題。

聚類算法是把VANET中相似的車輛進行編組，從而在網(wǎng)絡(luò)中建立一個分級聚類結(jié)構(gòu)。車輛被劃分成集群，每個集群都有一個群頭（CH）車輛。集群內(nèi)的車輛可直接通信，而兩個不同集群內(nèi)的車輛可經(jīng)由CH進行通信。因此，聚類算法可以降低車輛之間的數(shù)據(jù)交換，以便提高通信質(zhì)量，從而使得網(wǎng)絡(luò)更加健全，并提高其擴展性。CH車輛可以通過收集其成員的狀態(tài)來掌握集群概況，CH負責其集群內(nèi)所有車輛的管理和協(xié)調(diào)工作。

提出了兩種新的適用于VANET車輛動態(tài)環(huán)境的聚類算法：數(shù)據(jù)包絡(luò)分析（DEA）和蟻群系統(tǒng)（ACS）算法。所提出的新算法考慮了車輛速度、方向和位置，是一種簡單、快捷的算法。

所提出的基于DEA的聚類算法使得群頭車輛發(fā)生最少的改變，并減少群頭和集群的交換次數(shù)，有利于保證網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定。該算法在VANET中有著良好的表現(xiàn)。

所提出的基于ACS的聚類算法（ASVANET）中，每個節(jié)點都有一個唯一的螞蟻或編號，這些螞蟻或編號對于CH的選擇至關(guān)重要。此外，由于集群具有高密度的成員，所以CH被放置在最具連通性的位置。ASVANET兼具有基于標識符的聚類特性和基于連接的聚類特性。這些改進對創(chuàng)建一個穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)非常有效。

刊名：Wireless Networks（英）

刊期：2015年第8期

作者：Mohammad Fathian et al

編譯：皮恒志