余玲飛，龔海剛，劉念伯，周圣二

(1. 浙江工商大學(xué)杭州商學(xué)院 杭州 310018；2. 電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院 成都 611731)

車載自組織網(wǎng)絡(luò)在交通安全、智能交通系統(tǒng)等應(yīng)用方面有著廣闊的前景，得到了廣泛的關(guān)注。由于車輛節(jié)點(diǎn)的高速移動(dòng)性，使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涓叨葎?dòng)態(tài)變換，節(jié)點(diǎn)之間間歇連通，因此難以存在一條穩(wěn)定的端到端路徑。車輛移動(dòng)性也受到道路的限制，并且由于路邊建筑和其他障礙物的影響，車輛節(jié)點(diǎn)上的數(shù)據(jù)傳輸同樣受到道路限制。使車載組織網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分發(fā)非常困難。有一些致力于車載自組織網(wǎng)絡(luò)機(jī)會(huì)性連通的研究，并取得了一定的成果。利用VANETs網(wǎng)絡(luò)中的基礎(chǔ)設(shè)施[1](road side unit，RSU)無疑能提高網(wǎng)絡(luò)連通性和路由性能，但是基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)成本高昂。文獻(xiàn)[2]說明了路邊基礎(chǔ)設(shè)施的架構(gòu)成本達(dá)到每單位5 000美元。此外，靜態(tài)的路邊基礎(chǔ)設(shè)施也難以適應(yīng)快速變化的交通流量，其部署需要從整體進(jìn)行精巧的設(shè)計(jì)。

車載自組織網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)分發(fā)機(jī)制通常將網(wǎng)絡(luò)限制為移動(dòng)的車輛節(jié)點(diǎn)和路邊基礎(chǔ)設(shè)施，數(shù)據(jù)分發(fā)僅在移動(dòng)車輛節(jié)點(diǎn)之間或移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施之間，將靜止的車輛排除在外。但是在城市環(huán)境中，人們將車輛停放在路邊是一種非常常見的現(xiàn)象。據(jù)加拿大蒙特利爾城市的泊車報(bào)告[3]，在對(duì)5 500平方公里上的61 000個(gè)日間停車事件的統(tǒng)計(jì)中發(fā)現(xiàn)，路邊停車(street parking)，路外停車(outside parking)和車庫(kù)及地下停車分別占69.2%，27.1%和3.7%，并且路邊停車的平均時(shí)間為6.6 h。這說明路邊停車節(jié)點(diǎn)能夠提供較長(zhǎng)時(shí)間的輔助通信。此外，路邊停車在很多城市都表現(xiàn)出時(shí)間和空間上的規(guī)律性，城市規(guī)劃者也經(jīng)常制定一些政策鼓勵(lì)在每個(gè)街區(qū)建立路邊停車點(diǎn)和停車場(chǎng)。在對(duì)美國(guó)ANN Arbor城市的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)[4]，在商業(yè)區(qū)的路邊停車點(diǎn)的每天平均占用率達(dá)到93%；另一項(xiàng)對(duì)Hattiesburg城市的調(diào)查報(bào)告[5]同樣發(fā)現(xiàn)，停車點(diǎn)沒有車輛停放的可能性非常小。因此，可以認(rèn)為頻繁占用的路邊停車點(diǎn)經(jīng)常存在一些車輛，能夠提供較為穩(wěn)定的通信輔助，以提高數(shù)據(jù)分發(fā)行能。

與移動(dòng)車輛節(jié)點(diǎn)相比，停放車輛能夠有效地提高通信效率。如車流量的快速變化可能會(huì)導(dǎo)致路段上移動(dòng)車輛稀疏，分布不均勻，而長(zhǎng)時(shí)間停放的車輛則成為天然的中繼節(jié)點(diǎn)，能夠增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的連通性，將不能直接通信的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)連通。這些路邊靜止車輛節(jié)點(diǎn)的資源同樣可以用來提高網(wǎng)絡(luò)的連通性，從而增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分發(fā)性能。本文基于路邊停放車輛的輔助，提出了一種高效數(shù)據(jù)分發(fā)機(jī)制(parked vehicle assisted data dissemination scheme, PVAD)，PVAD首先將路邊停放車輛組織為簇，對(duì)來自移動(dòng)車輛節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存或轉(zhuǎn)發(fā)，達(dá)到提高數(shù)據(jù)遞交率減小數(shù)據(jù)遞交延遲的目的。

1 相關(guān)工作

文獻(xiàn)[6]提出了Epidemic Routing，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)，互相交換各自沒有的數(shù)據(jù)。VADD[7]則利用了車輛節(jié)點(diǎn)移動(dòng)的可預(yù)測(cè)性，基于路段流量模式，并根據(jù)一些統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如路段平均速度估計(jì)各路段的數(shù)據(jù)傳輸延遲，從而計(jì)算一條延遲最短路徑。文獻(xiàn)[8]認(rèn)為路段-路段的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)比節(jié)點(diǎn)到節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)效率要高，每個(gè)路段將緩存數(shù)據(jù)的多個(gè)副本并在路口完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。TADS[9]則是一種流量感知的數(shù)據(jù)分發(fā)機(jī)制，在路段的直路模式上對(duì)貪婪轉(zhuǎn)發(fā)進(jìn)行了改進(jìn)，在路口基于流量預(yù)測(cè)模型估計(jì)鏈路質(zhì)量，從而根據(jù)鏈路質(zhì)量和到目的節(jié)點(diǎn)的距離進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。文獻(xiàn)[10]針對(duì)鏈路質(zhì)量問題提出了RS-CBAODV，對(duì)傳統(tǒng)的AODV算法進(jìn)行了改進(jìn)，路由信息存儲(chǔ)在客戶端以減少車輛節(jié)點(diǎn)間斷開連接的可能性。文獻(xiàn)[11]對(duì)基于距離的路由決策機(jī)制進(jìn)行了研究，在路口引入分組碰撞避免機(jī)制，并根據(jù)自適應(yīng)的等待時(shí)間做出路由決策。然而，僅靠車輛節(jié)點(diǎn)之間完成數(shù)據(jù)傳輸很難達(dá)到期望的傳輸效率。

為了提高通信效率，路邊單元也被引入VANETs。文獻(xiàn)[12]對(duì)路邊單元的放置策略問題進(jìn)行了研究，通過對(duì)幾種路邊單元輔助通信的機(jī)制進(jìn)行了比較，認(rèn)為數(shù)據(jù)應(yīng)該在路口緩存并在出現(xiàn)最佳路徑時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)。文獻(xiàn)[13]提出了一種靜態(tài)節(jié)點(diǎn)輔助的地理信息路由協(xié)議ETGR，靜態(tài)節(jié)點(diǎn)放置在路口作為骨干節(jié)點(diǎn)，并通過中繼節(jié)點(diǎn)將靜態(tài)節(jié)點(diǎn)連接，從而達(dá)到提高通信效率的目的。文獻(xiàn)[14]則利用車輛軌跡信息提高傳輸性能，根據(jù)軌跡信息計(jì)算更準(zhǔn)確的期望傳輸延遲，以獲得更好的路由決策。但是，車輛軌跡信息的分發(fā)需要依靠大量部署在路邊的接入點(diǎn)設(shè)備。由于路邊單元成本高昂，停放車輛的閑置資源逐漸引起了人們的關(guān)注。文獻(xiàn)[15]提出了利用街角的停放車輛連通兩個(gè)因建筑物阻礙通信的車輛節(jié)點(diǎn)；文獻(xiàn)[16-17]也討論了路邊停放的車輛有助于車載網(wǎng)絡(luò)的多跳通信，后者還驗(yàn)證了當(dāng)車輛停放時(shí)間不超過80 h，無需考慮車輛電瓶的耗盡問題。但是都沒有提出任何具體的數(shù)據(jù)分發(fā)策略。

2 PVAD設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)假設(shè)

假設(shè)車輛節(jié)點(diǎn)能夠通過GPS或其他方式獲得自己的位置信息，并配備城市電子地圖。車輛節(jié)點(diǎn)通過短距離無線信道通信，通信半徑為R。令rij表示路口Ii到Ij之間的路段，lij為路段rij的長(zhǎng)度，ρij和vij分別為路段rij上的車輛密度和車輛平均速度。

此外假設(shè)一些車輛節(jié)點(diǎn)在停放的時(shí)候愿意共享其資源，這可以通過一些激勵(lì)機(jī)制實(shí)現(xiàn)。實(shí)際上，即使沒有任何激勵(lì)，仍然有30%的用戶愿意共享資源[18]。定義ρpv為愿意共享資源的停放車輛節(jié)點(diǎn)比例。根據(jù)文獻(xiàn)[17]可知，無需考慮車輛節(jié)點(diǎn)的電瓶電量問題。

2.2 PVAD概述

PVAD的基本思想是利用路邊停放車輛的閑置資源輔助數(shù)據(jù)分發(fā)。圖1顯示了6個(gè)路口(Ii、Ij、Ik、Il、Im和In)和若干路段。藍(lán)色車輛停在路邊，綠色車輛沿路段行駛，假設(shè)黃色車輛欲發(fā)送數(shù)據(jù)給目的地D。首先PVAD將路邊停放的車輛組織為簇(cluster1-cluster7)，每個(gè)簇有1～2個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)對(duì)簇進(jìn)行管理并維護(hù)一些路由信息，如路段的數(shù)據(jù)傳輸延遲。移動(dòng)節(jié)點(diǎn)發(fā)出的數(shù)據(jù)通過簇內(nèi)通信和簇間通信轉(zhuǎn)發(fā)，但是在簇間通信不可用時(shí)，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)仍需攜帶數(shù)據(jù)移動(dòng)。簇頭節(jié)點(diǎn)決定如何在簇內(nèi)或簇間傳輸數(shù)據(jù)。如當(dāng)黃色節(jié)點(diǎn)進(jìn)入路段rij，將數(shù)據(jù)傳輸給cluster1。cluster1的簇頭節(jié)點(diǎn)根據(jù)各路段的數(shù)據(jù)傳輸延遲計(jì)算一條到目的地D、具有最短遞交延遲的路徑，該數(shù)據(jù)包將在cluster1內(nèi)傳遞并通過簇間通信遞交至cluster5。然而cluster5和cluster6不連通，則數(shù)據(jù)包將分發(fā)給移動(dòng)節(jié)點(diǎn)A，車輛A進(jìn)入路段rmn并將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給cluster6。最后cluster6將數(shù)據(jù)包傳遞給cluster7，并最終到達(dá)目的地D。下面將從路邊停放車輛的成簇策略、數(shù)據(jù)傳輸延遲估計(jì)以及數(shù)據(jù)分發(fā)機(jī)制等幾個(gè)方面進(jìn)行介紹。

圖1 PVAD示意

2.3 路邊停放車輛成簇

如前所述，城市中每天路邊停放點(diǎn)的占用率達(dá)到93%，即使是非高峰時(shí)期其占用率也有80%，這充分說明了路邊停放點(diǎn)的高利用率和存在車輛的穩(wěn)定性，因此可以對(duì)路邊停放的車輛進(jìn)行成簇管理。每條路段上的所有路邊停放車輛(parked vehicles，PV)將組織成為一個(gè)虛擬簇，即使簇內(nèi)有些停放車輛無法直接通信，這可以通過路段上移動(dòng)的車輛節(jié)點(diǎn)(moving vehicles, MV)作為中繼來實(shí)現(xiàn)兩者的連通。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分發(fā)，虛擬簇需要完成3個(gè)任務(wù)：1) 簇的管理，包括簇頭選舉和成員管理；2) 本路段和鄰接路段的數(shù)據(jù)傳遞；3) 本路段的數(shù)據(jù)遞交延遲估測(cè)及向其他簇?cái)U(kuò)散本路段的數(shù)據(jù)遞交延遲。

最接近路口的停放車輛可以選擇作為簇頭節(jié)點(diǎn)，3種成簇的場(chǎng)景如圖2所示。如果lij小于節(jié)點(diǎn)的通信半徑，只需一個(gè)簇頭，如圖2a所示；若lij大于節(jié)點(diǎn)通信半徑但是小于2R，則在路段rij的兩端可能各存在一個(gè)簇頭，如圖2b所示；若lij大于2R，路段上可能存在一些孤立的停放車輛(isolated parked vehicle,IPV)，這些車輛與簇內(nèi)其他成員無法直接通信，此時(shí)需要移動(dòng)節(jié)點(diǎn)作為中繼。如在圖2c中，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MV1將幫助IPV節(jié)點(diǎn)與簇CHi或CHj通信。

圖2 成簇的3種場(chǎng)景

圖3是PVAD的成簇機(jī)制的有限狀態(tài)機(jī)，每個(gè)車輛節(jié)點(diǎn)在任何時(shí)刻處于某一個(gè)狀態(tài)，并通過狀態(tài)轉(zhuǎn)換事件完成狀態(tài)的遷移。

以圖4中的黃色車輛為例說明車輛節(jié)點(diǎn)各狀態(tài)的轉(zhuǎn)換過程：1) 當(dāng)黃色節(jié)點(diǎn)停放在路邊時(shí)，將由移動(dòng)狀態(tài)MV轉(zhuǎn)換為孤立停放狀態(tài)IPV，并發(fā)送QUERY信息尋找簇頭節(jié)點(diǎn)；2) 當(dāng)該節(jié)點(diǎn)收到ECHO或BEACON消息，則進(jìn)入停放狀態(tài)PV，同時(shí)發(fā)送JOIN消息，成為簇內(nèi)成員，如圖4b所示；3) 若該節(jié)點(diǎn)沒有受到任何ECHO或BEACON消息，則自己成為簇頭節(jié)點(diǎn)，如圖4c所示；隨后將定期廣播BEACON消息；4) 如圖4d所示，當(dāng)原簇頭節(jié)點(diǎn)駛離時(shí)，將在簇內(nèi)發(fā)送LEAVE消息，距該節(jié)點(diǎn)最近的停放車輛(圖中黃色車輛)將成為新的簇頭節(jié)點(diǎn)，并廣播其BEACON消息；5) 在圖4e中，藍(lán)色車輛停放在路口，比原有簇頭距離路口更近，則藍(lán)色車輛將成為新的簇頭節(jié)點(diǎn)，原簇頭將成為簇內(nèi)成員；6) 若簇內(nèi)成員在一段時(shí)間內(nèi)收不到任何BEACON消息，則稱為孤立停放節(jié)點(diǎn)IPV；7) 無論是簇頭節(jié)點(diǎn)、成員節(jié)點(diǎn)以及孤立停放節(jié)點(diǎn)，一旦駛離停車點(diǎn)，則成為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。BEACON消息和ECHO消息中均包含了簇頭節(jié)點(diǎn)信息，BEACON消息是簇頭節(jié)點(diǎn)周期性的廣播，而ECHO消息則是簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)對(duì)QUERY消息的響應(yīng)。

2.4 數(shù)據(jù)遞交延遲計(jì)算

簇頭節(jié)點(diǎn)將負(fù)責(zé)計(jì)算其所在路段的數(shù)據(jù)遞交延遲，并將數(shù)據(jù)遞交延遲擴(kuò)散至網(wǎng)絡(luò)中所有的簇，這樣每個(gè)簇都能獲知網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)路段的數(shù)據(jù)遞交延遲。當(dāng)車輛攜帶數(shù)據(jù)進(jìn)入路段rij的路口Ii時(shí)，將記錄當(dāng)前時(shí)間ti，該時(shí)間保存在數(shù)據(jù)首部中；當(dāng)該數(shù)據(jù)成功發(fā)送出路口Ij時(shí)，記錄時(shí)間tj，則路段rij的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)遞交延遲為：dij=tj-ti(1)

圖3 PVAD有限狀態(tài)機(jī)

圖4 節(jié)點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換示意

定義三元組＜rij,dij,tj＞為路段遞交延遲記錄，當(dāng)數(shù)據(jù)發(fā)送出路口Ij或移動(dòng)節(jié)點(diǎn)攜帶該數(shù)據(jù)駛離路口Ij時(shí)，將產(chǎn)生路段遞交延遲記錄，并向其他路段廣播。路段遞交延遲記錄的廣播由各個(gè)路段上的簇來完成，當(dāng)路段遞交延遲記錄到達(dá)新的簇后，通過簇內(nèi)通信快速將記錄發(fā)送到鄰接的簇；若簇間不能直接通信，則轉(zhuǎn)發(fā)至移動(dòng)節(jié)點(diǎn)攜帶該記錄至其他的簇。簇頭節(jié)點(diǎn)收到路段遞交延遲記錄后將按式(2)更新該路段的遞交延遲，有：

每個(gè)簇頭節(jié)點(diǎn)維護(hù)每個(gè)路段的平均遞交延遲，則可構(gòu)建一張加權(quán)圖G=(V,E)，其中V是路口集合，E是連接兩個(gè)路口的路段，邊上的權(quán)重即為平均路段遞交延遲Dij，根據(jù)這些信息，可以計(jì)算一條最優(yōu)路徑。

2.5 數(shù)據(jù)分發(fā)

和BAS等相似，PVAD的數(shù)據(jù)分發(fā)分為3個(gè)模式，即入口模式(entrance mode)，直路模式(straightway mode)和出口模式(exit mode)。

2.5.1 入口模式

當(dāng)數(shù)據(jù)遞交進(jìn)入一個(gè)新的路段時(shí)，處于入口模式。進(jìn)入新路段的分組有兩類來源：1) 移動(dòng)節(jié)點(diǎn)攜帶進(jìn)入路口，如圖5a所示。2) 其他路段簇頭節(jié)點(diǎn)直接遞交，如圖5b所示。當(dāng)新的分組產(chǎn)生時(shí)，在分組首部用TTL字段表示該分組的生命周期。當(dāng)分組傳輸至其他移動(dòng)節(jié)點(diǎn)或簇頭節(jié)點(diǎn)時(shí)，TTL減1；但是簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)傳遞分組時(shí)，TTL不變化。若TTL為0，則丟棄該分組。

2.5.2 直路模式

在直路模式中，分組在路段中傳遞。若路段中沒有路邊停放車輛存在，分組將由移動(dòng)節(jié)點(diǎn)攜帶進(jìn)入出口區(qū)域；否則分組將被發(fā)送至簇頭節(jié)點(diǎn)。簇頭節(jié)點(diǎn)知道簇內(nèi)成員的分布情況，若簇內(nèi)成員節(jié)點(diǎn)是連通的，則分組將被快速傳輸至出口區(qū)域，如圖6a所示；若簇內(nèi)成員不連通，則分組將轉(zhuǎn)發(fā)至移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，通過移動(dòng)節(jié)點(diǎn)連通簇內(nèi)分隔的節(jié)點(diǎn)，如圖6b所示。

圖5 入口模式

圖6 直路模式

圖7 出口模式

2.5.3 出口模式

當(dāng)分組傳遞至出口區(qū)域，如果本路段給出口沒有簇頭或簇頭節(jié)點(diǎn)無法與鄰接路段的簇直接通信，同樣需要移動(dòng)節(jié)點(diǎn)攜帶該分組進(jìn)入下一路段。如果分組由簇內(nèi)成員傳遞，則出口處的簇頭節(jié)點(diǎn)將決定如何將分組分發(fā)直期望的路徑。簇頭節(jié)點(diǎn)將優(yōu)先將分組分發(fā)到與移動(dòng)方向與期望路徑相符的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，如圖7a所示。如果在十字路口沒有移動(dòng)節(jié)點(diǎn)，本路段簇頭節(jié)點(diǎn)將分組分發(fā)給與其鄰接路段的簇頭節(jié)點(diǎn)，在由鄰接路段的簇頭節(jié)點(diǎn)發(fā)送到的移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。如圖7c所示，簇頭節(jié)點(diǎn)CH1將分組發(fā)送給鄰接簇的簇頭CH2和CH3，CH2和CH3則將分組發(fā)送到移動(dòng)節(jié)點(diǎn)MV2和MV3上。

3 實(shí)驗(yàn)仿真

仿真使用的地圖如圖8所示，該地圖是成都市區(qū)的一部分，大小約3 600 m×2 500 m，包含24個(gè)路口和35條雙向車道。本文在16：00、18：00和22：00對(duì)停放在路邊的車輛進(jìn)行計(jì)數(shù)。通過實(shí)地調(diào)研統(tǒng)計(jì)，得到不同類型路段的平均節(jié)點(diǎn)密度，如表1所示。在允許路邊停車的路段如r12、r23等，路段中的平均車輛節(jié)點(diǎn)密度達(dá)300 車輛/km；而像r14、r49不允許路邊停車的路段平均節(jié)點(diǎn)密度僅20 車輛/km；其他沒有明確限制路邊停車的路段平均節(jié)點(diǎn)密度則達(dá)到98 車輛/km。

圖8 仿真地圖

表1 調(diào)研結(jié)果

3.1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)

仿真使用VanetMobiSim[18]產(chǎn)生移動(dòng)車輛的移動(dòng)軌跡，其產(chǎn)生的軌跡文件可以直接導(dǎo)入NS2[19]中。停放車輛則隨機(jī)部署在圖8中的每條路段上，部署密度遵循表1的調(diào)研結(jié)果，且停放車輛的停放時(shí)間為41.4 min，停放時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)方差27.2 min[4]。考慮到停放車輛貢獻(xiàn)資源的意愿，將ρpv設(shè)置為10%和30%。在移動(dòng)車輛中，隨機(jī)選擇10個(gè)節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生分組發(fā)送到隨機(jī)選擇的路段中。本文將PVAD協(xié)議和BAS，TADS和Epidemic Routing在數(shù)據(jù)遞交率和數(shù)據(jù)遞交延遲兩方面進(jìn)行了比較。

表2 仿真參數(shù)

3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本文仿真了不同移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的密度對(duì)協(xié)議性能的影響，如圖9和圖10所示。圖9顯示了數(shù)據(jù)遞交率在不同移動(dòng)節(jié)點(diǎn)密度下的變化。顯然隨著移動(dòng)節(jié)點(diǎn)密度的增加，數(shù)據(jù)遞交率也隨之增加，這是因?yàn)楣?jié)點(diǎn)密度的增加提高了網(wǎng)絡(luò)的連通性。當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)密度較低時(shí)，PVAD的表現(xiàn)比BAS和TADS好，其原因是停放車輛的加入進(jìn)一步增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)連通性。而隨著移動(dòng)節(jié)點(diǎn)密度的增加，Epidemic的數(shù)據(jù)遞交率急劇下降，這主要是沖突增多而導(dǎo)致的。

圖10顯示了數(shù)據(jù)遞交延遲隨著移動(dòng)節(jié)點(diǎn)密度的增加變化的情況。與Epidemic相比，其他數(shù)據(jù)分發(fā)機(jī)制都表現(xiàn)出了較低的數(shù)據(jù)遞交延遲。當(dāng)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)密度較低時(shí)，PVAD+10%PV的方案比BAS協(xié)議的數(shù)據(jù)遞交延遲低10%，而PVAD+30%PV方案則低18%，這是由于簇內(nèi)和簇間通信能夠加快分組的傳遞。

圖9 不同移動(dòng)節(jié)點(diǎn)密度對(duì)數(shù)據(jù)遞交率的影響

圖10 不同移動(dòng)節(jié)點(diǎn)密度對(duì)數(shù)據(jù)遞交延遲的影響

隨后，本文仿真了在車流量重負(fù)載和輕負(fù)載場(chǎng)景下網(wǎng)絡(luò)性能受節(jié)點(diǎn)通信半徑的影響。圖11表明了400個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)隨著通信半徑的增加，網(wǎng)絡(luò)的連通性也隨之增加，因此數(shù)據(jù)遞交率也逐漸提高。但是當(dāng)通信半徑太大時(shí)，由于沖突的影響數(shù)據(jù)遞交率將呈下降趨勢(shì)。在圖11中，當(dāng)通信半徑很小時(shí)，BAS的性能更好。對(duì)于PVAD，由于在高密度情形下對(duì)簇管理的開銷較高，因此數(shù)據(jù)遞交率低于BAS。而TADS則是由于通信半徑較小時(shí)，難以收集流量信息，從而降低了數(shù)據(jù)遞交率。圖12則表明盡管BAS比PVAD的數(shù)據(jù)遞交率略高，但是以較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)遞交延遲為代價(jià)的。隨著通信半徑的增大，PVAD的數(shù)據(jù)遞交延遲快速下降，這是因?yàn)槁范紊系拇剡B通性得到提高，從而加快了分組的傳輸。但是通信半徑過大時(shí)，大量的沖突又會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)遞交延遲的增加。

圖11 重負(fù)載下不同通信半徑對(duì)數(shù)據(jù)遞交率的影響

圖12 重負(fù)載下不同通信半徑對(duì)數(shù)據(jù)遞交延遲的影響

圖13 輕負(fù)載下不同通信半徑對(duì)數(shù)據(jù)遞交率的影響

圖14 輕負(fù)載下不同通信半徑對(duì)數(shù)據(jù)遞交延遲的影響

圖13和圖14顯示了輕負(fù)載場(chǎng)景下的網(wǎng)絡(luò)性能。在輕負(fù)載場(chǎng)景下，仿真中使用了100個(gè)移動(dòng)節(jié)點(diǎn)。顯然，當(dāng)通信半徑較小時(shí)，車輛相遇概率和沖突概率都很小，因此數(shù)據(jù)遞交率隨著通信半徑增大而增大。圖13中，PVAD+30%的方案取得了比其他機(jī)制高約80%的數(shù)據(jù)遞交率，這說明在輕負(fù)載情況下，PVAD表現(xiàn)得比重負(fù)載情況下要好得多。同樣在輕負(fù)載場(chǎng)景下，PVAD的數(shù)據(jù)遞交延遲也更低，如圖14所示。

4 結(jié)束語

由于節(jié)點(diǎn)的高速移動(dòng)性，導(dǎo)致車載自組織網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)淇焖僮兓?。為了處理網(wǎng)絡(luò)中因拓?fù)淇焖僮兓鸬拈g歇連通現(xiàn)象，本文提出了一種多跳的高效數(shù)據(jù)分發(fā)機(jī)制PVAD。PVAD充分利用了路邊停放車輛的閑置資源，將路邊停放車輛組織為簇，通過簇存儲(chǔ)或轉(zhuǎn)發(fā)來自移動(dòng)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)，從而提高了網(wǎng)絡(luò)的連通性和數(shù)據(jù)遞交率。仿真結(jié)果表明PVAD能夠獲得較好的網(wǎng)絡(luò)性能，特別是在網(wǎng)絡(luò)中移動(dòng)節(jié)點(diǎn)稀疏時(shí)的場(chǎng)景。在下一步工作中將構(gòu)建一個(gè)路邊停車模型，并將與節(jié)點(diǎn)移動(dòng)模型集成在一起，使仿真場(chǎng)景更為真實(shí)。

[1]TANUJA K，SUSHMA T M，BHARATHI M，et al. A survey on vanet technologies[J]. International Journal of Computer Applications, 2015, 151(15)： 1-9.

[2]JUPITER R. Municipal wireless： Partner to spread risks and costs while maximizing benefit opportunities[R]. New York,USA： Jupitermedia Corporation, 2005.

[3]MORENCY C, TR′EPANIER M. Characterizing parking spaces using travel survey data[R]. Quebec, Canada：Interuniversity Research Centre on Enterprise Networks,Logistics and Transportation, 2006.

[4]ADIV A, WANG W. On-street parking meter behavior[J].Transportation Quarterly, 1987, 41(2)： 281-307.

[5]ALBANESE B, MATLACK G. Utilization of parking lots in Hattiesburg, Mississippi, USA, and impacts on local streams[J]. Environmental Management, 1999, 24(2)：265-271.

[6]ZHANG X, NEGLIA G, KUROSE J, et al. Performance modeling of epidemic routing[J]. Computer Networks, 2007,51(10)： 2867-2891.

[7]ZHAO J, CAO G. Vadd： Vehicle-assisted data delivery in vehicular Ad hoc networks[J]. IEEE Transaction on Vehicular Technolog, 2008, 57(3)： 1901-1912.

[8]SONG C, LIU M, WEN Y, et al. Buffer and switch：road-to-road routing scheme for intermittently connected vehicular networks[J]. China Communication, 2012, 9(6)：55-70.

[9]CHUMEI M, LIU N. Traffic-aware data delivery scheme for urban vehicular sensor networks[J]. International Journal of Distributed Sensor Networks, 2013： 1-11.

[10]KUMAR N A. RS-CBAODV： an enhanced reactive routing algorithm for VANET to reduce connection breakage using remote storage concepts[J]. I J Information Technology and Computer Science, 2015(9)： 11-20.

[11]CHANG S W, LEE S S. Distance-based stable routing decision scheme in urban vehicular Ad hoc networks[J].International Journal of Distributed Sensor Networks, 2015：1-11

[12]ALI F, SHAIKH F K, ANSARI A Q, et al. Comparative analysis of VANET routing protocols： on road side unit placement strategies[J]. Wireless Personal Communications,Montreal, 2015, 85(2)： 393-406.

[13]XU L，HUANG C，WANG J，et al. An efficient traffic geographic static-node-assisted routing in VANET[J].Journal of Networks, 2014, 9(5)： 1096-1102.

[14]JEONG J, GUO S, GU Y, et al. Trajectory-based statistical forwarding for multihop infrastructure-to-vehicle data delivery[J]. IEEE Transactions on Mobile Computing,2012, 11(10)： 1523-1537.

[15]ECKHOFF D, SOMMER C, GERMAN R, et al.Cooperative awareness at low vehicle densities： how parked cars can help see through buildings[C]//Proceedings of the 54th Annual IEEE Global Telecommunications Conference. New York, USA： IEEE, 2011.

[16]LIU N, LIU M, W LOU, et al. PVA in VANETs： Stopped cars are not silent[C]//Proceedings of the IEEE International Conference on Computer Communications.New York, USA： IEEE, 2011： 431-435.

[17]BALEN J, MARTINOVIC G, PARIDEL K, et al. PVCM：assisting multi-hop communication in vehicular networks using parked vehicles[C]//Proceedings of the 4th International Congress on Ultra Modern Telecommunications and Control Systems and Workshops. New York, USA：IEEE, 2012： 119-122.

[18]SAROIU S, GUMMADI P, GRIBBLE S. Ameasurement study of peer to peer file sharing systems[C]//Proceedings of the Multimedia Computing and Networking, Citeseer.New York, USA： IEEE, 2002： 1-15.