城市环境下基于链路状态感知的车载路由协议研究
摘要
随着智能交通系统(IntelligentTransportSystem,ITS)的快速发展，车载自组网
(VehicularAdhocnetwork，VANET)正逐渐成为热点研究领域。城市环境下车辆密度较
高的一些区域，网络拓扑的频繁变化导致节点通信负载大，引发数据吞吐量小、通信开
销大、高时延、投递率低等问题。如何设计一种高效路由算法，从而克服城市环境中存
在的节点负载大、高延迟、吞吐量受限等难题，就显得迫切重要。路由协议仿真模拟中
的节点移动模型并不是使用真实城市场景地图，同时采用单一“最短跳数”判决机制进
行路由选择，造成某些节点通信负载过重，从而影响整个通信网络的性能。车载自组网
中引入基于真实交通场景下的移动模型并与之建立双向通信，同时改变单一路由判决机
制十分具有前景意义。
首先本文将网络模拟器NS3和交通仿真模型SUMO两者耦合为SMUVC（Simulation
ModelofUrbanVehicleCommunication）模型，通过设计接口函数实现两个仿真平台的
在线双向通信，为有关路由协议标准的研究提供一种双向耦合网络仿真模型。在交通仿
真方面，引入SUMO中真实环境下的节点轨迹并可实时在线修改，针对Krauss车辆跟
驰模型中加速度固定不变和驾驶员反应时间固定的问题进行优化改进，并成功移植。在
网络仿真方面，引入了适用于车载环境的无线接入通信（WirelessAccessinVehicular
Environment,WAVE）协议，为车载安全应用仿真提供分析基础，实时在线显示网络仿
真结果，且可实现网络仿真结果改变节点移动轨迹。最后基于SMUVC模型进行了协议
仿真测试，实验结果符合要求，验证了SMUVC模型网络通信的可靠性。
其次基于SMUVC模型，针对现有VANET路由协议不能有效结合城市环境下车载
自组网的多个通信性能指标，使用单一的“最短跳数”路由判决依据进而造成网络拥塞，
负载不均衡等问题，提出LA-OLSR（LinkAwareness-OptimizedLinkStateRouting）路
由协议，该协议结合接口队列缓冲容量、双向连接个数、节点的MPR_S数量和一跳邻
居节点变换率几种通信指标信息，通过层次分析法综合考虑来进行选择路由，设计算法
动态调整控制消息的发送时间间隔，适应城市高密度环境下的通信性能要求。仿真结果
表明LA-OLSR协议提高数据投递率和网络吞吐量，减小通信开销，减小时延，实现节
点通信负载均衡。
关键词：车载自组网；路由协议；链路感知；车辆通信模型；负载均衡
城市环境下基于链路状态感知的车载路由协议研究
ABSTRACT
WiththerapiddevelopmentofIntelligentTransportSystem(ITS),VehicleAdHoc
Network(VANET)isgraduallybecomingahotresearchfield.Insomeareaswithhigh
vehicledensityinurbanenvironments,frequentchangesinnetworktopologyresultinhigh
communicationloadonnodes,leadingtoissuessuchaslowdatathroughput,high
communicationoverhead,highlatency,andlowdeliveryrate.Itisurgentandimportantto
designanefficientroutingalg