论文研究-DTN中基于地理位置信息的备用副本转发算法.pdf

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针对容迟容断网络(delay/disruption tolerant networks,DTN)缺乏稳定的端到端连接、时延大和节点资源有限的特点,为提高消息递交率和控制网络开销,设计了一种基于广播的地理位置信息共享模型,提出了基于地理位置信息的备用副本转发算法。在不依托GPRS基站的条件下,将GPRS与DTN结合,为最优转发节点的选取提供位置信息;在消息副本转发失败时,备用副本选取新的转发节点,转发成功后,删除备用副本。仿真结果表明,算法在递交率、平均时延和网络开销方面表现优于Spray and Wait等对比算法,在车载自组网中具有很强的应用性。
·3116· 计算机应用研究 笃33卷 如图3所示,B和C在A的邻居表内,节点B的效用值优 Spray and Wait和LASR喷洒副本较多,网络中产生拥寒现象 于节点A和C,A将消息转发给B。 递交率有所下降,而 LARAC由于随时删除成功转发的副本 a)若B成功收到来白A的转发,B立刻回复一个ack应答副木数量较少,拥塞现象不明显,递交率也较稳定。 给A; 2)平均时延平均时延为目的节点收到从源节点发出的 b)A收到ack应答,将备用副木删除,完成转发任务; 数据包所消耗时间的平均值。为方便计算,实验中未成功交付 c)若A收不到B的訛k应答,表明转发失败,经过时延t的消息不参与半均吋延的计算。图6中, LARAC与RASR时 后,A重新计算邻居节点Uti,将副本转发给次优节点 延差别不大,都明显优于 Spray and Wait。在节点数量较少时 d)重复步骤a)~c),直全完成转发,删除备用副本。 α=2的 LARAC发挥了速度矢量的优势,时廷表现较优。随着 综上所述,基于位置信息的备用副本转发算法 LARAC流节点数量的增加,消息转发变得顺利,时延也逐渐减小,出现拥 程图如图4所示 塞现象时,LASR和 Spray and Wait算法时延开始变大 (开始 ARC2AC“205 暑1. ARAC a=2米1 ARAC a=0.5 一LASR 一SAW A发起应答请求,广播自身位置信息 <优下一跳是 Xx一 算Il,选取不 有无节点接收 同的最优下一倒 应谷请求 0.1 0.5 转发消息,同时自 身留备用副本 5075100125150175200225250 07510125150175200225250 建立单播通信,4发送消息 节点个数 节点个数 图5递交率 图6平均时延 收到 计算Uil,选玟最优下一跳 是 3)网络开销网络开销定义为滞留在DIN节点缓存中的 删陰备用副本 消息副本数。如图7所示,由于 LARAC算法随时删除已成功 转发出大的消息副本,而LASR和 Spray and wait都是基于复 (结束 討策略的转发算法,消息副本较多,所以 LARAC的网络开销 图4 LARAC流程图 最小。在节点较稀疏时,随着节点数量的增加,消息投递率増 3仿真与分析 大,滞留在节点缓存中的副木数减少,所以网络开销也随之减 少;出现拥塞时,滞留副本数增加,因而 Spray and Wail和LASR 3.1仿真场景设置 网络开销增大, LARAC网络开销较为稳定。 木文借助5umo交通仿真器和NS20网络仿真平台进行 ■ LARAC a=2米 lARAC a=0.5 ☆LASR SAW 仿真,以sumo生成道路拓扑结构和车辆移动模型,即首先使 用Suo生成车载网轨迹文件,然后将轨迹文件应用于Ns2 中。仿真结果与 Spray and Wait和IAsR进行对比。场景中设 置节点50~250个,仿真场景为2000m×1000m,其体参数设 来来菜 定如表1所示。 5075100125150175200225250 节点个数 表1实验参数设定 图7网络开销 参数名称 参数设置 参数名称 参数设置 网络内节点数量 100个 仿真模拟时间 1000s 4结束语 报文大小 1 KB 节点产牛消息问隔(10,40)s 报文生存周期(TIL) 节点运动速度 (0,15)m/s 本文针对车载网中节点位置信息吋效性低、转发策略中网 链路带宽 通信即离 150m 络开销大、消息递交率不高的问题,设计了基于广播的地理位 节点缓冲空间 1 M 置信息共享模型BLS,提出了基于位置信息的备用副本转发 3.2仿真结果与分析 算法 LARAC,以CPRS弥补DIN缺乏稳定的端到端连接的不 1)递交率递交率为月的节点成功收到的消息数据包与足,为最优转发节点的选取提供了可靠的地理位置信息支持 源节点发送的消息数据包的比值。从图5中可以看出,IA-备用副本策略减少了网络拓扑变化过快导致的邻居节点失联、 RAC递交率明显优于 Spray and Wait,比LASR也有一定的提副本转发失败的褫率,同时也控制了网络开销。仿真结果表 升,这是因为 LARAC和LASR都是基于地理位置信息的转发明, LARAC在消息递交率、平均揣到端时延和网络开销上都有 算法,具有更强的方向性,而 Spray and Wait算法喷洒副本后进较好的表现。特别地,BIS是在不依托GPRS基站的基础上 入wi阶段,遇到目的节点冇在慨率性,因而投递率较低。与建立的位置信息共享模型,在缺乏GS基站的郊区、山区,及 LASR相比, LARAC增加了备用副厶策略保证了消息转发的灾后GPES基站毁坏的救灾场景中具有广阔的应用前景。 成功率,因而在三种算法中递交率最高。a=0.5时,速度矢量参考文献 对转发节点的选取影响较小,适用于节点较密集的场景,因而 [I Fall K. a delay-tolerant network architecture for challenged Internets 在节点个数大于125时,α=0.5的 LARAC递交率较高,在节 [C]//Pmc of the: Conferen e on Applications, Technologies, Are hi- 点个数少于125时,α=2的 LARAC递交率较高。随着节点数 lectures, and Protocols for Computer Communications. New York 量增加,三种算法递交率不断提高,当达到175个节点时,由于 ACM Press. 2003. 27-34 (下转第3122页) ·3122· 计算机应用研究 笃33卷 行仿真测试,将各参量(非恒参)间变化对XPD值所产生的影 2009:1-4 响进行了展示。模型仿真测试结果表明,XPD强烈依赖于k[6] Nuckelt J, Abbas l," ufyesson上, et al. Comparison of ray tracing (AAOA的分布常数)值,并且在车辆间距离为400m以内时所 and channel sounder measurements for vehicular communications 受距离变化影响很大。当发射竭发射的垂直极化波到达接收 [CI//Proe of the 77th IEEE Vehicular Technology Conference 端吋到达方位角AAoA的c值不同时,虽然改变到达仰角 201 EAA的最大值A=的大小,xP除数值受到影响外,其变化71wag0,.Ap,lx,aa, tapped delay-based channe 趋势基本固定为“W型”。在汽车实际行驶的过程中,因散射 International Conference on Wireless, Mobile and Multimedia Net 体的分布是随机的,本文只针对当散射体在接收端时的情况作 works.2013:132-135 了详细的描述,而在发别端以及在发射端、接收端都有散射体[8:waE, Sekercioglu Y., Daley,a. An analytical study of direct 的情况可仵相同分析。木文所提出的多天线几何信道模型,成 and indirect signaling for mobile IPv6 in mobile-to-mobile communica- 功将极化引入多天线的V2Ⅴ通信。该信道模型为极化域通信 tions C// Proc of the 10th ieee Symposium on Computers and 的进一步深入研究奠定了基础,以期达到提高信息传输速率的 munications. 2005: 65-70 日的。随着大数据时代的到来,无人驾驶汽车成为现今研究者[9] Dikaiakos mυ, Florides A, Nadeem ' l.etal. Location aware ser 们关注的新焦点,此时V2V通信的通信效率显得尤为重要,车 ices over vehicular Ad hoc ne car-to-car communication 辆行驶的环境也更为复杂,抽象的信道模型将如何建立,可成 [J. IEEE Journal on Se in Communications 为本文的后续研究。 2007,25(8):1590-1602 [10] Wu Xiaobin, Guo Caili, Feng Chunyan, et al. 'Theoretical polarized 参考文献: hannel molel and analysis of XPn and polaris ation correlat ion under L1. Cao Wenjing, Ilan Qingtian. Requirements analysis for vehicle-to-ve narrowband macrocell environment C//Proc of the 15th IEEE Inter hicle safety communication C|//Proe of International Conference on national Symposium on Wireless Personal Multimedia Communica 「2]于洪玲,王洪国,曲建华,等,基于交通流的车路径选择优化方[I1l江浩,周杰三维空间统计信道的空时参数A0A和TOA分析 決[J].计算机应用研究,2013,33(6):1675-1677,171 [J].迫信技术,2013,46(11):1-8. [3^ Byers G J, Takawira f. Spatially and temporally correlated MIMO[12]蔡国新,张滨,伍宗伟,等.关于极化角计算的研究[J无线电通 channels: modeling and capacity analysisL J. IEEE Trans on Ve- 信技术,2009,35(5);37-39,47 hicular Technology, 2004, 53 (3): 634-643 [13 Abdi A, Barger J, Kaveh M. A parametric mdel for the distribution 4 Zajic A G, Stubber G L. Space-time correlated mobile-to-mobile chan- of the angle of arrival and the associated correlation function and pow nels: modelling and simulation[J. IEEE Trans on Vehicular r spectrum at the mobile station [J]. IEEE Trans on Vehicular Technology,2008,57(2):715-726 Technology,2002,51(3):425-434. 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BUBBLE Rap: social-based forwar- tion Surveys Tutorials, 2012, 14(4): 1166-1182 ding in delay tolerant networks[C//Proc of the th ACM Interna [4ˉ符媛柯,唐伦,陈前斌,等.车载自組织网络路由邡议及研究进展 tional Symposium on Mobile Ad hoc Networking and Computing. New 「J.计算杌应用,2013,33(7):1793-1797,I80l York: ACM Press. 2008: 241-250 [5. Vahdat A, Becker D. E.pidernie routing for partially connected Ad hoc [ 11] Cheny Peichun, Weny J T, Tung L. C, et al. GeoDTN Nav: H hy- networks, CS-2000-06 R. Durham: Department of Computer Sci brid geographic and DT\ routing with navigation assistance in urban ene, Duke Universily, 2000 vehicular nelworkslJ. Mabile Networks and Applications, 2010 [6 Spyropoulos t, Psounis K, Raghavendra C S. Spray and wait: an effi 15(1);61-82 ient routing sc herne for intermittently eDrnerte! mobile networks_12]郭航,王兴伟,黃敏,等,DT丶中基于位置信息的喷射路由算法 C//Proe of the SIGCOMM Workshop on Delay Tolerant Networ [J].小型徼型计算机系统,2012,33(11):2481-2484 king. New york. 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