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传统的地域群播算法大多数在WSN中使用,没有考虑到道路路网和车辆轨迹信息,没有很好地适用于车联网中的群播需求。基于目前的一些商业需求,引入了公交车的轨迹信息,提出了一种基于公交轨迹的地域群播算法。第一阶段先建立公交节点的轨迹树以及相遇模型,再根据相遇图计算公交节点对目标区域的消息转发能力,选择具有更高消息转发能力的节点转发消息到目的区域。第二阶段使用稳定性指数来估计两辆车的稳定性,在目的区域的每条街道上建立一个车辆集,通过建立和维护车辆集达到群播的目的。在联合仿真平台SUMO和OMNET++下仿真,其实验结果分析表明,随着车辆数目增加,该算法在维持高的数据包投递率情况下可以将整网的传输开销降低,达到预期的目标。
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收稿日期:20200218;修回日期:20200410 基金项目:国家自然科学基金资助项目(61272509);陕西省“百人计划”资助项目;陕西
省重点研发计划重点项目(2017ZDCXLGY0501)
作者简介:林苗苗(1994),女,陕西咸阳人,硕士,主要研究方向为车联网中的地域群播算法;樊秀梅(1967),女(通信作者),山西人,博导,博
士,主要研究方向为物联网、移动互联网等体系架构和主要协议算法(xmfan@xaut.edu.cn).
基于公交轨迹和定位信息的地域群播算法研究
林苗苗,樊秀梅
(西安理工大学 自动化与信息工程学院,西安 710048)
摘 要:传统的地域群播算法大多数在 WSN中使用,没有考虑到道路路网和车辆轨迹信息,没有很好地适用于
车联网中的群播需求。基于目前的一些商业需求,引入了公交车的轨迹信息,提出了一种基于公交轨迹的地域
群播算法。第一阶段先建立公交节点的轨迹树以及相遇模型,再根据相遇图计算公交节点对目标区域的消息转
发能力,选择具有更高消息转发能力的节点转发消息到目的区域。第二阶段使用稳定性指数来估计两辆车的稳
定性,在目的区域的每条街道上建立一个车辆集,通过建立和维护车辆集达到群播的目的。在联合仿真平台
SUMO和 OMNET++下仿真,其实验结果分析表明,随着车辆数目增加,该算法在维持高的数据包投递率情况下
可以将整网的传输开销降低,达到预期的目标。
关键词:车联网;地域群播;公交轨迹;相遇模型
中图分类号:TP339 文献标志码:A 文章编号:10013695(2021)03017072905
doi:10.19734/j.issn.10013695.2020.02.0042
Researchongeocastingalgorithmbasedonbustrajectoryandpositioninginformation
LinMiaomiao,FanXiumei
(SchoolofAutomation&InformationEngineering,Xi’anUniversityofTechnology,Xi’an710048,China)
Abstract:MostofthetraditionalgeocastingalgorithmsareusedinWSN,whichdoesnotconsidertheroadnetworkandvehicle
trajectoryinformation
,andisnotwellsuitedfortheneedsofmulticastintheInternetofVehicles.Basedonsomecurrentbusi
nessneeds,thispaperintroducedthetrajectoryinformationofbuses,andproposedageocastingalgorithmbasedonthetrajecto
ryofbuses.Inthefirststage,thispaperestablishedthetrajectorytreeofthebusnodeandtheencountermodeandthencalcu
latedthemessageforwardingabilityofthebusnodetothetargetareabasedontheencountergraph,andselectedanodewith
ahighermessageforwardingabilitytoforwardthemessagetothedestinationarea.Inthesecondstage,thispaperusedthesta
bilityindextoestimatethestabilityofthetwovehiclesandestablishedavehiclesetoneachstreetinthedestinationarea,to
achievethepurposeofgroupbroadcastingbyestablishingandmaintainingthevehicleset.Thesimulationontheexperimental
platformSUMOandOMNET++ showsthatthealgorithm canreducethetransmissionoverheadoftheentirenetworkand
achievetheexpectedgoalwhilemaintainingahighpacketdeliveryrateasthenumberofvehiclesincreases.
Keywords:InternetofVehicles;geocasting;bustrajectory;encountermodel
0 引言
车联网是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础,按
照约定的通信协议和数据交互标准,在车X(X如车、路、行人
及互联网等)之间,进行无线通信和信息交换的大系统网络,
是能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化
控制的一体化网络,是物联网技术在交通系统领域的典型应
用。车联网是一种有很大挑战的技术,可支持很多安全信息和
娱乐信息的应用程序,在
V2X通信的发展下,车联网可以实现
包括自动驾驶、交通信息共享和车辆安全等多种功能。与 5G
等通信方式相比,车联网在硬件部署和费用方面具有巨大优
势,车联网中还可以利用路边单元形成雾节点进行雾计算,减
少云计算的负担,所以车联网可以成为智慧城市中的数据交换
平台,并在很多领域发挥巨大作用
[1]
。
在车联网中,城市中公交车车辆和出租车辆具有重要地
位,假设每个车辆都配备
OBU设备,可以采集车辆的动态和静
态信息,如车辆速度、加速度和车辆位置,并进行实时交互和监
控,为人们提供综合性服务。车联网的发展可以为未来智能车
辆交通系统提供很大的机遇,如在无人驾驶中,在极端天气如
暴风雨和雪天,路边的标示被遮盖无法识别,这时车辆可以利
用车联网技术获得共享交通、道路信息和交通灯信息,使得驾
驶员可以提前了解前方车辆道路情况,避免交通事故和交通拥
堵。另外,车联网中的车辆节点不断与路边单元和基站交互通
信,协助交通管制部门实时收集交通道路车辆信息,有助于交
通部门进行交通管制和调度。在车联网内的乘客或用户如果
有网络需求,可以实时接入车联网获得娱乐服务或紧急办公,
提高了工作效率
[2]
。
在车联网中,地理广播
[3]
是一种特殊的地域群播,是从源
点传递消息到一给定目标地理区域内的所有节点。这是针对
多种车载网络应用程序的基本服务内容,地域群播可形成区域
广播来传送和地理位置相关的商业信息、广告等,或发送紧急
消息到指定区域等实际应用,为了降低发生车祸的风险并避免
交通拥堵,车联网中的许多应用程序都设计为通过地域群播在
特定地理区域中传输消息。地域群播有许多具有娱乐信息的
应用。它可形成区域广播来传送和地理位置相关的商业广告
等,例如为到达某一地理区域的交通工具发送该范围内的停车
场位置和空闲车位等信息或基于位置的商业广告的分发(星
巴克向周围发送优惠券)。另外发送紧急消息到指定区域也
第 38卷第 3期
2021年 3月
计 算 机 应 用 研 究
ApplicationResearchofComputers
Vol38No3
Mar.2021
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