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1、摘要随着科学技术的不断发展与进步，人们的生活水平在逐渐的提高，对生活质量也有了越来越高的要求，越来越多的家庭开始拥有私家车了。然后更多的汽车出现在了道路上，造成了道路上的严重拥堵，从而交通事故也有了逐渐增长的趋势。这些问题都给现代的交通系统提出严峻的挑战。现在交通系统需要解决的问题是怎样减少交通事故的发生，坚决这个问题的关键是怎样提高道路交通环境的质量。在我看来，如果能够实现车辆间的通信，使得车辆之间能够迅速、快捷的获得其他车辆的信息，从而让驾驶者能快速的做出正确的反应，那么就可以很大限度的降低交通事故的发生，从而能在一定的程度上缓解道路的拥堵。车载网的关键技术包括：车载自组网无线接入技术、G
2、PS定位技术、自组网路由协议。车载网分类可以分成：基于拓扑的路由协议，基于地理的路由协议，基于地图的路由协议。本文选用AODV路由协议与GPSR协议进行对比分析。其中重点分析了AOD与GPSR这二种协议的原理。在网络迅速膨胀的今天，随着网络规模的不断增大，网络因素类型不断增多时，传统的以经验为主的网络设计方法已经不能够适应现在的需求，且用现实中真实存在的通信元素进行测试，会造成资源和时间的浪费，因此，利用网络仿真工具在模拟的环境中对其网络性能进行仿真显得非常重要。在本文中，主要介绍了NS2的仿真平台及其体系框架结构。其中包括仿真工具NS2。模拟了车载网节点的移动。在测试场景中，对比了二种不同的
3、协议下吞吐量、抖动率、延时、丢包率的比较。改进后的算法在接收包的成功率、发送包的延时、抖动率、吞吐量要优于GPSR协议。最后，得到的结论为：由于GPSR算法通过贪心算法，选取的是最远的节点作为转发中继，故延时相对于AODV算法比较而言，端到端延时更小。二种协议传送相同的数据包，由于GPSR协议延时小，故吞吐量较大，抖动比较小。仿真也表明，使用GPSR算法，丢包率也较低。关键词：移动自组网，车载网，NS-2，无状态贪心算法Vehicle ad hoc network routing protocol analysis and simulationABSTRACTIn recent years,
4、our life is more better than before, and the design for life quality is more and more popular. One of the examples are that vehicular cars become very common in our life. More and more cars are on the road and thus cause big problems to traffic. How to reduce the traffic and accident happen are in h
5、ot research. The good design traffic are that cars could communicate with frequency and the traffic accident is small. And the driver could get enough information to deal with the incoming bad condition. With the propose the research is more and more serious if we not deal with the problems. Vehicul
6、ar Ad Hoc Network contains many important technologies. such as how to access the medium which used in Vehicular Ad Hoc Network, Global Positioning System and the routing protocol which are used in Vehicular Ad Hoc Network. AODV is widely used in Ad hoc mobile network, which is a widely used routing
7、 protocol, GPSR is another routing protocol which are used in Vehicular Ad Hoc Network。We chose the NS2 simulation to analysis which routing protocol is much better suitable for the mobile vehicle ad hoc network. We test a simulation, 20 percent of mobile nodes are moved with the speed of fifteen, t
8、wenty, twenty-five km/s, and soon. And then we compare some very important parameters. Such as delay time, throughout, jitter and loss packet ratio. Finally, we can get the conclusion that GPSR routing protocol is more suitable for Vehicular Ad Hoc Network .With the reason of GPSR chose the fastest
9、nodes to act as forward nodes, which will cause small average time. At the traffic almost the same, so the throughout is much more bigger than the way of using the routing protocol using AODV.Keywords：Ad hoc network, Vehicular Ad Hoc Network, NS 2, GPSR 目录第一章 前言51.1 研究背景与意义51.2 国内外研究现状61.3 主要研究工作71.
10、4 论文结构7第二章 车载自组网现状82.1车载自组网概述82.1.1 车载自组网的特点82.1.2 车载自组网的体系结构102.2 车载自组网中的关键技术112.2.1车载自组网无线接入技术112.2.2 GPS定位技术112.2.3 车载自组网路由协议1223 车载自组网路由协议的分类122.3.1 基于拓扑的路由协议122.3.2 基于地理位置路由协议142.3.3 基于地图的路由协议162.4 本章小结17第三章 NS2模拟与仿真工具173.1车载网算法的NS2仿真平台构建173.2 网络仿真的方法和一般过程183.3 NS2的节点模型183.4 NS2移动节点的创建203.5 NS2
11、下无线传输的能量模型203.6 NS2工具介绍213.6.1 数据分析工具awk简介213.6.2 动画演示的工具NAM233.7 添加GPSR路由算法在NS2下243.8 本章小结25第四章 基于车载网GPSR的改进算法264.1 车载网GPSR算法的不足264.2 基于车载网GPSR的改进算法264.3 添加改进代码在NS2下的修改264.4 本章小结31第五章 仿真实验及结果分析325.1 仿真模拟实验325.1.1 网络仿真场景拓扑设置325.1.2 仿真参数比较365.2 实验结果分析375.2.1 端到端的延时385.2.2 吞吐量的比较395.2.3 抖动率的比较405.2.4
12、丢包率的比较405.3 GPSR算法与GPSR改进算法对比415.3.1 接收成功率的对比425.3.2端到端的延时对比425.4 本章小结44第六章 总结与展望446.1 论文总结446.2 下一步工作45致谢46参考文献46第一章 前言1.1 研究背景与意义车辆自组织网络（Vehicular Ad Hoc Networks，VANET）1作为一种特殊的移动自组织网络，是道路上车辆间、车辆与固定接入点之间相互通信而组成的开放式移动网络。作为智能交通系统的重要组成部分，有着非常广阔的前景。车辆自组织网络的设计目标是建立一个车间通信平台，能够实现多车无线通信，通过自组织网络的应用可以提高交通安全
13、性、道路通行效率和行车环境。 随着科学技术的不断发展与进步，人们的生活水平在逐渐的提高，对生活质量也有了越来越高的要求，越来越多的家庭开始拥有私家车了。然后更多的汽车出现在了道路上，造成了道路上的严重拥堵，从而交通事故也有了逐渐增长的趋势。这些问题都给现代的交通系统提出严峻的挑战。现在交通系统需要解决的问题是怎样减少交通事故的发生，坚决这个问题的关键是怎样提高道路交通环境的质量。在我看来，如果能够实现车辆间的通信，使得车辆之间能够迅速、快捷的获得其他车辆的信息，从而让驾驶者能快速的做出正确的反应，那么就可以很大限度的降低交通事故的发生，从而能在一定的程度上缓解道路的拥堵。但是传统的车载网络即使
14、能够得到其他车辆的信息，但是却并不能是的车辆间直接的进行通信，他们需要一个中心的网络节点来发送消息，这样就会造成信息没有办法及时的让车辆获得，因此降低了通信系统的性能。最近几年来，信息技术在不断的快速发展，我们能在越来越广泛的地方使用无线网络，应用范围很大。近年来，在对移动自组织网络上的研究越来越受到重视。无线网络拥有广阔的市场前景和较高的研究价值。在控制装置上面，它可以降低各系统的互连线束，从而降低了传感器及相应的配置，在各个子系统之间实现了资源共享，有利的提高了系统的协调性和可靠性。在应用方面，如果将移动自组织网络应用到车载系统，使得在网络中的车辆能进行相互的通信，这不但可以实现事故报告，
15、交通状况信息查询，而且还能对驾驶者进行辅助驾驶，使得驾驶者在非可视范围内能得到其他车辆信息及路况信息，使驾驶者得到及时的消息，从而做出准确的判断，有利于车辆自身的安全驾驶，这样就会提高交通系统的性能，减少交通事故的发生。随着国家的富强和人民生活水平的不断提高使得车辆越来越多，交通安全在国民经济和国防建设中的起着越来越大的作用。移动自组织网络不但能解决车辆间的通信，还能对于交通安全及车辆的智能化、便利化也有着非常重要的作用，对于提升车辆的信息化、自动化程度，甚至是扩大到国防等应用的领域，都是具有着十分重大的意义的，所以已经引起了各国研究机构的很大兴趣。1.2 国内外研究现状随着现代人民生活水平的
16、逐渐提高，私家车数量越来越多，交通越来越拥挤，这对于我国现有的交通系统来说，成为一个越来越严重的挑战。根据相关数据可以发现，我国现在的交通安全事故情况已经处于高发期， 交通安全的形势非常严峻。现在，车辆通信的网络主要有GPRS网络和CDMA网络2，车辆间通过GPRS网或者CDMA网联系控制中心，向控制中心报告自己的车辆信息，而且可以通过互联网下载电视电影音乐等娱乐资料。但是，这种组网的方式却有两个很大的缺陷：车辆和车辆之间并不能通信，这就导致降低了各车辆之间的信息交流；而且由于这两个网络能够容纳的用户容量是有限的，所以肯定会影响车辆终端的发展。在这种背景的需求下，车辆自组织网络（Vehicul
17、ar Ad Hoc Network，VANET）这一概念产生了。车辆自组织网络来自于自组织网络（Ad Hoc），是自组网络在交通领域的另外一种特殊的应用，是专门以车辆之间的通信为场景而建立的自组织网络，可以实现路边节点与车辆之间、车辆与车辆之间的相互通信。 VANET技术很创造性的把自组网技术成功的应用到了车载网络上，已经成为各个国家通信专家们研究的一个关注点，并且成为了各个国家研究机构的研究热点。从2000年起，欧洲科学家们已经分别开创了了Car2Car、FleetNet、WILLWARNE、ADASE、COMCAR、DRiVE、CHAUFFEUR 2等项目对车辆间的通信进行研究，而美国也成
18、立了Vehicle Safety Consortium3，日本则成立了Advanced Safety Vehicle Program，而且通过了两个标准来用于研究车辆间的通信。IEEE也经过讨论制定了IEEE 802.11p（WAVE）4的相关标准，而且在5.9GHz频段上特意划分了用于车辆间相互通信的75MHz频带。另外，从2004年开始，MobiCom每年都会进行关于研究VANET的专题研究会。同样，国内的一些高校也对VANET的相关技术表现出了研究兴趣，武汉大学、东南大学、清华大学分别都在传输控制技术、VANET信道的建模和车辆与车辆间内联网的组网技术这些方面进行了研究，肖汉等人也在5中
19、对此进行过研究。 最近几年来，各国的研究人员通过分析一些移动自组织网络，研究其中的传输控制协议的设计，发现了一些对VANET中传输控制协议的设计具有重要借鉴的思想以及方案，但仍然缺乏专门针对VANET网络这个相对来说还是很特殊的移动自组网来进行的一些专门的研究。1.3 主要研究工作本文对车载网的研究背景和国内外研究现状作了简单的介绍，并着重分析了车载网路由协议中的AODV，GPSR6协议。同时，对比分析了GPRS协议与AODV协议，并在NS-2上设置了场景，进行仿真比较。针对节点移动速度变化的特点，进行了高速度与低速度下，二种不同协议对比的延时、丢包率，还对比了吞吐量、抖动率。仿真结果表明，G
20、PSR基于地理位置的路由协议由于是以最远距离的转发，其比AODV更适用于车载网应用的这种环境，在相同的条件下，丢包更少，延时更短。AODV路由协议侧重于端到端的通信，在车载网应用车辆快速移动的过程中，表现的参数差于GPSR协议。1.4 论文结构第一章 给出了课题研究的背景意义及研究现状。作为当今新兴技术之一，车载网络有着广阔的应用前景和重要的科学研究价值。路由协议作为车载网络核心技术之一，它的性能很大程度上决定了网络的整体性能。适时地开展这方面的研究工作，对我国社会各方面的发展具有举足轻重的作用。 第二章 分析了车载自组网的现状，其中分析了车载网的特点，车载网的体系结构，车载自组网中的关键技术
21、，其中包括：自组网无线接入技术，GPS定位技术，车载自组网路由协议。以及对车载网路由协议进行了分类，其中重点介绍了基于拓扑的AODV协议与地理位置的GPSR路由协议。第三章 介绍了NS2模拟与仿真工具，网络仿真的方法和一般过程，NS2的节点模型，NS2移动节点的创建，NS2下无线传输能量模型，以及如何添加GPSR算法在NS2下。第四章 介绍了基于车载网GPSR的改进算法。针对车载网GPRS算法的不足，对算法进行了设计和改进，并添加然后在NS2下。第五章 进行模拟实验，对传统的Ad hoc路由协议AODV算法和GPSR的算法分别进行了仿真对比，并对仿真结果进行了详细的分析。 针对GPSR算法的不
22、足，提出了改进算法，并在NS2下进行了GPSR算法与GPSR改进算法对比。最后 总结与展望，首先对本文的主要工作进行总结，然后对本文工作需要改进之处和未来发展方向进行了阐述。 第二章 车载自组网现状 车载自组网VANET是指道路上车辆与车辆间，车辆与路边的固定接入点之间通过相互通信共同组成的一种开放移动的Ad Hoc网络，它是一个结构开放的、自组织的车辆间通信网络，在智能交通系统ITS （Intelligent Transportation System）中起着很重要的作用。而且由于VANET在路况监测、交通管理、反映道路当前状态、交通安全、车辆跟踪的导航等方面都起着很重要的作用，所以近年来形
23、成了无线自组网络新研究的热潮，比如阿尔及利亚科学与技术信息研究中心的车辆防碰撞系统奔驰公司的车辆免事故系统Thinking Partner、加州大学的城市交通监视系统MobEyes 、弗罗斯特堡州立大学的车辆防盗SVATS，等等。2.1车载自组网概述2.1.1 车载自组网的特点移动自组网没有预先指定拓扑结构的无线网络,节点可以自由移动,网络中的拓扑结构随时间不断改变。网络中每一个节点既是一个终端系统，也可以充当路由器节点,节点与节点间分享着通信的资源,组成了多跳中继的网络结构来传送数据信息。车载自组网它是移动自组网所派生发展出的一个新的分支。移动自组网中车辆本身以及周围环境有以下四方面的特点:
24、活动场景、移动模型、运动属性和节点特性。图2-1 车载自组网体系结构 1、活动场景车载自组网中，可以布置在一个实际的地图上。地图上有地图上有街道,有公路,有银行,高速公路,有行人，有十字路口,还有交通灯,这些都会使车辆的自由移动受到极大的限制。原来移动自组网的节点的运动模型对于车载自组网来说，其中的一些特点已经不再适合,这时候，创建一个新的移动节点模型是很有必要的。从另一个方面来讲,高大的建筑物会造成无线信号的阻挡最终会导致车载之间的连通中断。2、移动模型公路和街道这些都是固定的，所以车辆必须在这些先前指定的路径上运动。它的特点是车辆不可以像移动自组网中的节点一样能够自由移动，而是必须在指定的
25、路径上进行有方向有目的的运行。例如在十字路交叉路口或交通道路收费站处，车辆拥塞可能大量存在，而在某些路段行人车辆稀少，车辆很可能少甚至网络不连通。在车辆密集的场合，无线接入的冲突增加，由此会带来一些冲突避免。而在车辆稀疏的声所, 网络可能频繁断裂,这样随机的连通性也会使一般的路由协议产生性能的降低，或者不适用。3、运动属性相对无线移动自组网而言，车辆移动的速度很快，因此两车的持续通信时间很短，路由维护将会变得非常困难。由于车辆的高速移动，会导致不断的变化拓扑结构,假设两辆车以20m/s的速度向相反的方向运动,并且无线通信的固定传输半径一直是200m，那么二辆车辆之间链路之间的最长持续的时间是5
26、秒。超过5秒后，车辆之间的通信会断开。4、节点特性车辆都能装备一定的通信设备，能支持高速移动下的通信。比一些设备比如GPS全球定位系统来获取节点自身当前的地理位置信息和运动速度、运动轨迹。由于汽车的能量不再受到像传统Ad hoc移动网络中的能量限制，因此，可以不像MANET中需要考虑车载网中能量的问题，相对于Ad hoc移动网络，车载网存储计算能量比较强大。前三个特点，使得车载网与移动自组网有较大的差异，因此设计一种有效支持实时的车载路由协议是一个严峻的问题。第四个特性使得车载网带来了前所没有的机会，世界各地学者企业界越来越关注车载网，车载网络具有广阔的前景。属性 场景车载自组网无线自组网地理
27、环境严格限制无限制运动模式有规律的运动无规律的运动，随机性大延时要求严格一般外围设备GPS导航地图可能有GPS，一般成本低无线干扰受高大建筑、交通状况影响360o通信，无干扰表2.1车载自组网与移动自组网的对比2.1.2 车载自组网的体系结构车载自组网的分层体系结构在图2.2所示。应用层表示层 会话层传输层网络层链路控制层MAC层物理层图2-2 车载自组网的分层体系结构在车载自组网中,可以采用OSI的七层协议模型来进行研究，车载自组网的分层体系结构在如图2-2所示。在该体系结构中，最重要的是物理层，MAC层和路由层：物理层负责详细的电磁波信号的接受与发送， 编码与解码等。MAC层主要负责媒体的
28、功率控制、服务质量、公平接入等问题，主要用来解决检测是否有冲突的发生与碰撞，隐藏终端和暴露终端的问题。常见的应用广泛的路由协议，包括802.11，802.15.4，smac，tmac，zmac等。路由层主要包括的内容：车载网中的节点是通过多跳来传输数据的，路径的查找、路径的选择是网络层需要解决的问题。2.2 车载自组网中的关键技术2.2.1 无线接入技术车载自组网中集成了移动自组网的相关接入技术，例如802.11。IEEE 802.l1p。IEEE 802.11p (又称 WAVE，Wireless Access in the Vehicular Environment)无线局域网标准,用于智
29、能交通系统(ITS，Intelligent Transportation Systems)。IEEE 802.l1p 是一个由IEEE 802.11标准扩充的通信协议,主要用于车载电子无线通信。它本质上是IEEE802.11的扩充延伸,符合智能交通系统的相关应用。应用层面包括高速车辆之间以及车辆与ITS路边基础设施(5.9千兆赫频段)之间的数据交换。IEEE 1609标准则基于IEEE802.1 Ip通信协议的上层应用标准。2.2.2 GPS定位技术目前定位系统主要有以下几种：1、美国全球定位系统(GPS)全球定位系统(Global Positioning System)是美国第二代卫星导航系
30、统。它具有应用广、精度高、性能好的特点,是到目前为止最为优秀的定位导航系统。随着硬件、软件的不断改进与完善,全球定位系统的应用领域一直在不断地开拓,现在已应用到国民经济的各种部门,而且开始不断深入人们的生活之中。2、俄罗斯“格洛纳斯”系统有24颗卫星组成,精度在10米左右,军民两用,随着地面设备的不断发展,“格洛纳斯”系统预测将在2015年成功建成。到那时,它的导航和定位误差范围都将缩减为1米左右,而以前的误差是5米到6米，就精确度来说这个系统将会处于全球领先的地位。3、欧洲的“伽利略”卫星系统将有30颗轨道卫星组成“伽利略”卫星定位系统,每颗卫星的轨道高度约为2.4万公里,倾角为56度,分布
31、在3个轨道面上,而且每个轨道面都会部署9颗工作星和另外1颗在轨备用星。从设计方向来看,GPS的定位精度低于“伽利略”。假如说GPS可以找到街道,那么“伽利略”就能够发现车库门。“伽利略”可以为地面的使用用户提供3种信号:加密且且需满足更多要求的信号、加密且要交费使用的信号、可以免费使用的信号。它们的精度依次降低,但最高精度要比GPS还要精确10倍,而且即便是免费使用的信号它的精度也可以达到6米。4、中国的卫星导航系统“北斗”“北斗”由30颗非静止轨道卫星组成和5颗静止轨道卫星组成。它定位精度在10米。预计大概在2020年左右。北斗卫星导航系统将会建成覆盖全球的导航系统。全球定位系统(Globa
32、l Positioning System)的定位技术。它具有应用广、精度高、性能好的特点。如今，全球定位系统硬、软件不断的完善,功能不断的改进，它的应用领域也在不断地增加,目前已应用到国民经济的各种部门,并开始不断的深入人们的日常生活。2.2.3 车载自组网路由协议路由协议是车载自组网中最关键的组成部分，在很大程序上决定车载网络的整体性能。各种Ad hoc网络中的路由协议可以被用于车载网络，例如aodv8，dsdv，dsr协议等，但高速度变化的拓扑和通信范围使得传统Ad hoc网络中性能很差，无法满足车载自组网的需要。车辆密度分布不均，导致网络的拓扑和连通性不断变化，所以一个好的路由协议设计必
33、备容错性、实时性等。2.3 车载自组网路由协议的分类路由协议是车载网中不可缺少的一个重要环节，其中节点高速的移动会导致网络拓扑的结构频繁变化，所以路由技术已经成为了车载自组网推广挑战之一。目前车载自组网中用的经典路由协议，可以分为三大类：基于拓扑路由协议（TBR）基于地理位置路由协议（PBR），基于地图路由协议（MBR）。车载自组网的路由协议的分类如下：图2-3 车载网路由协议的分类2.3.1 基于拓扑的路由协议 先前的车载自组网的路由协议大部分都来自于传统的移动自组网，通过周期性的互动在节点之间传递信息，得到全网的范围或者局部范围内其它节点的路由。这类协议，按照路由发现的方式可以分为先应式和
34、反应式路由协议。表2.2 反应式路由协议与先验式路由协议的对比研究比较内容反应式路由协议先验式路由协议路由信息的获取有数时发送时获取始终得到全网范围路由获得路由的等待时间等待时间长先验式的建立路由算法体系结构平面路由结构绝大多数是平面路由结构周期性路由更新不需要需要控制信息的开销随着移妇产科节点的移动增强而增大随着网络规模的增加而变大其中AODV8是反应式路由协议的经典，本文重点介绍AODV路由协议。AODV路由协议中是DSR和DSDV的综合。有三种类型的消息控制帧：路由请求RREQ(Route Request)、路由应答RREP（Route Reply）和路由错误RERR(Route Err
35、or)消息。中间节点不需维护路由，采用逐跳路由转发分组，只有当源节点需要发送数据时才启动路由发现过程寻找路由。源节点广播RREQ消息到附近节点，附近节点再转发给它的邻居节点，知道到达目的节点。中间节点在转发请求消息的同时记录下转发给它的邻近节点，建立反向路由。如图2-4所示。 图2-4 建立反向路径示意图假设A要向G发送数据，A会创建一个路由请求包RREQ广播给所有邻居节点，如上图所示。如果B接收到来自A的RREQ，会建立到A的逆向路由，此时B并没有到G的路由，所以继续广播给它的邻近节点。所有节点均会转发RREQ，直到自身有道G的有效路由。如图2-5所示。 图 2-5 F接收RREQ并创建逆向
36、路由RREQ到达F后，F发现到G的一条路由，且其序号不小于RREQ中的序列号，则构造一个路由响应包RREP并沿逆向路由发送给A。至此路由发现过程完成，A可沿着发现的该条路由发送数据。如图2-6所示。图2-6 数据包发送过程2.3.2 基于地理位置路由协议基于地理位置路由协议使用邻居节点和目的地点位置的信息来进行路由选择，GPSR12是最经典的地理位置的路由协议，它是没有状态的，并且只用于维护邻居节点间的信息。下一跳节点的位置信息由邻居节点和目的节点的位置信息来决定。把目的节点的位置写进数据包的包头，并使用贪婪转发9来选择距离目的节点最靠近的邻居节点。但是如果邻居节点表之中没有比自己更为接近目的
37、节点的邻居，那么贪心算法将失效，周边的转发模式将根据右手规则启东。如果找到比失效节点距离目的节点更为近的节点时的时候，再切换回贪婪转发的模式。如图2-7所示。INQREPDATA图2-7 GPSR工作流程GPSR有二种控制包类型：1、hello包是为了查询到邻居。2、query查询包INQ。SINK查询后，每个节点维护SINK链表，为什么要SINK发送查询包，是由于SINK节点不发送查询包，仅只有HELLO包，每个节点无法查找到转发数据包的路径。每个节点收到SINK包后，每个节点计算出离SINK节点的最短距离，从而以贪心算法来转发。所以查询包必不可少。SINK节点只发HELLO包，不能完成此功
38、能。尽管SINK节点发送的查询包，没有应答。但它让每个节点维护SINK表，以贪心算法来转发数据包。GPSR用的贪心转发路由，主要是一个对节点移动距离的预测，就是往最远处转发，最靠近终端的那个节点转发，贪心无状态路由协议的初衷就是要避免类似于DSR的查询，以免带来延迟和性能开销。其还有一个重要的特点是右手定则。RightHand Rule：有多个邻居的时候，选择的。Intersect指的是十字路口。如图2-8所示。 图2-8 GPSR右手定则的例子如上图，这两个圆弧的相交的两个点叫intersection，这里x想要发送包给D，但是x到D的直线距离比w和y还要小，所以如果纯贪心的话，他就停在这一
39、步了，x的通信范围和D构成了一个阴影，这个阴影里没有中继节点。所以说明必须要再想个办法了，然后用了个右手规则，就是从右边看，选的w，虽然我们看起来好像是左边，然后沿着右边一条条的上去，避过了这个void 区域，他写的是x-w-v-d。然后这个圈是右手规则。如下图2-9所示图2-9 GPSR右手定则在三角形中的应用就这个三角形，就跟走迷宫一样，沿着右边一直走，总能出迷宫，除非迷宫是个闭环，就是没出口。只要有出口的话，肯定在某个时段看到出口就出去了，不过如果那个出口也关了，那肯定又绕回起点了，就成环路了。2.3.3 基于地图的路由协议一直以来，基于地图的路由协议可以被认为是未来的发展方向，是各国政
40、府、学者、工厂重点研究的课题之一。虽然没有一个协议明确提出是基于地图的，但是像GPCR、GSR这类协议都已经用上了地图，可以认为是基于地图路由协议的雏形。伴随地理信息系统(Geographic Information System, GIS)10技术的不断进步，车载导航系统能够传递的信息越来越多，诸如城市路径的详细信息，路径导航功能。车载自组网地图的路由协议将车辆位置、行人信息在地图中定位，再结合电子导航地图提供的丰富实时的交通道路信息，再通过节点集、道路集、十字路口集作为计算最优转发路径的依据。由这些条件计算出来的路径将会更加可靠、更加实时、更加有效，更符合车载网络的环境。目前基于对地图的路
41、由协议大多在理论分析研究阶段。刘建航, 孙江明, 毕经平等人在文献11中对此进行了研究。2.4 本章小结本章详细的介绍了车载网络，并简要的概括了车载自组网体系结构、应用场景和网络相关的特点，并介绍了车载自组网中现在所使运用的一些关键技术。包括MAC层无线接入的方式、车载自组网路由协议和GPS定位技术的应用。其次简单介绍了几种经典的车载网络路由协议。其中重点介绍了基于拓扑的路由协议AODV，基于地理位置的路由协议GPSR。第三章 NS2模拟与仿真工具3.1车载网算法的NS2仿真平台构建研究算法主要有理论研究、现场实测、计算机仿真三种方式。理论研究、现场实测、计算机仿真三种定义及应用场合如下例所示
42、。理论研究，即用统计理论或电磁场理论用来分析有关无线电波传播的特性，并且用各种类型的理论模型来描绘这个无线信道。正因为每一个理论模型的建立通常需要一些假设条件， 所以模型对于信道特征的表达往往是相似的，但这个模型相对于无线信道其中的一些研究能够起到一定的指导作用。通过现场实测，就是在各种不同的无线通信的不同传播环境之中，我们对电波传播进行实测实验。包括其中的参数包括信号的振幅、延时等等。我们利用现场实测的方式得到了数据后，对它来进行分析，然后我们可以得到一些有益的结果，来为描述信道的特性提供基础。正是由于无线信道的多样性和复杂性，所以这种方法一直都被大家当作研究无线信道特征的重要手段。 对于计
43、算机仿真，单单是理论上面的研究不足以描述出多变的无线信道，而且无线信道多样性又会导致现场实测的时候既费力又费时，张建明，赵玉娟，江浩斌，贾雪丹，王良民等人在12 中对此进行过研究。如今计算机拥有了强大的计算能力，可以模拟各种情况下通信环境。所以，用计算机进行仿真已成为对无线信道进行研究的重要方法。目前，可用于网络仿真的软件主要有NS2、GlomoSim、OPNET和Qualnet。其中，GlomoSim与NS2都属于免费的软件，代码公开。可以对于有线和无线网络上的组播协议、路由、TCP等都可以提供强大的支持，所以在科学研究中被广泛的采用。而Qualnet和OPNET则属于商用的软件，更加适合开
44、发一些切合实际的相关工程项目，所以需要付费使用。Qualnet内的一些模型甚至要求得到(美)军方提供相关的许可之后才可以使用。而NS2因自由的可扩展性所以很受科研人员的喜爱，同时目前国外较大部分的研究机构现在都采用NS2进行无线传感器的网络路由协议来进行仿真。所以本文的仿真工具采用NS2。NS2采用分裂对象模型。NS构件库是用两种面向对象的编程语言编写的：C+和Otcl。Otcl是MIT开发的ObjectTcl，即Tcl的扩展是面向对象的，Tcl(Toolkit command language)是一种交互式的、灵活的脚本语言，而Otcl则在Tcl之中增加了面向对象的一些概念。NS2中的构件一
45、般都作为一个C+类来实现，同一时间会有一个Otcl类与它对应，Otcl类中主要提供C+类中对象面向用户的接口，这种方式称为分裂的对象模型。这种模型兼顾了灵活性和仿真性能两个方面。在一方面，C+是一种高效编译执行的语言，它可以使仿真过程执行时获得较好性能。在另一方面上，Otcl它是解释执行的。在用Otcl进行仿真的配置，可以在不用重新编译的情况时修改仿真过程和仿真参数，从而提高仿真的效率。3.2 网络仿真的方法和一般过程针对NS2 的主要运行步骤，可知进行一次仿真的大致流程如下： （1）编写 OTCL脚本语言，配置网络的拓扑结构，了解链路基本的特性。 （2）建立协议代理服务，主要包括建立终端设备
46、的协议绑定目的及建立网络通信业务量模型。 （3）配置业务量模型参数，以了解网络中业务量的分布。 （4）设置 Trace 对象，分析保存在 Trace 中模拟过程的数据。 （5）编写 OTCL脚本。 （6）借助 NS2 解释执行 OTCL 脚本。 （7）整个过程结束后，分析 Trace 文件，得到需要的数据。 （8）重新调整网络拓扑结构和业务量模型，重复以上的 7 个步骤。3.3 NS2的节点模型NS2节点的模型是由一系列网络组件所构成的，这些构件包括链路层（Link Layer，LL）、连接到LL上的ARP模块、接口队列（Interface Queue，Ifq）、MAC层、网络接口（Netwo
47、rk Interface)。节点的模型对于分析数据包很重要。节点的模型如图3-1所示。 图3-1 NS2下的节点模型 (1)Link Layer。对于所发出的分组，路由agent会把分组传递给LL。然后LL把分组传递给下面的接口队列。(2)ARP。地址解析模块从LL接收到请求。这时如果ARP此时已知道了目标节点物理地址（MAC）地址，它就把该地址分别写入分组的MAC头中。不然，它就广播出一个ARP的请求并且暂时缓存当前的分组。面对每个未知目的标物理地址来讲，都有一个可存放的分组的缓冲区。当传送给更多的相同目标节点分组传递到ARP的模块时，前面被缓存的分组就会丢失掉。一旦ARP知道了分组的下一跳节点的物理地址，此分组被放入接口队列中。在本论文中，为了提高吞吐量，减少丢失的数据包，对原来的ARP功能进行了扩展。当有更多的传送到同一个目标节点的分组时传递到ARP模块时，形成的是一个队列；当收到ARP应答时，让缓存的数据包离开队列。(3)Interf
