作为显示在图 2,很少有车辆定位不均匀地在路上,这常常发生在高速公路上或在休闲时间在城市场景如早上或晚上。总有许多空段车辆通信的覆盖范围。的 最远的候选人(例如,黄色的车辆),甚至是最佳的候选人在这种情况下,需要等待一定的时间将数据包转发,因为它是 最远的部分(例如,绿盒子)设置最高优先级根据公式( 2)。原因是候选人接收器缺乏足够的知识的拓扑之前的货代,如候选人的数量,它们的分布和实时密度、等等,使继电器更聪明的决定。这个时间表计划推迟数据包传播迅速,这种现象被称为 反应迟缓。

与此同时,正如图所示 3,有很多车辆运行在密集网络等高峰在收费站附近的城市或在高速公路上。许多车辆定位在同一段(例如,黄色汽车在红色框)有相同的优先转发数据包,根据等待时间规则,公式( 2),例如。时差是如此之少,他们传递数据包几乎同时在同一时段,从而导致更多的无用的重复,碰撞的概率更高,长通道访问延迟,和可靠性降低,这种现象叫做 当地的广播风暴。

移动ad hoc网络不同,车辆在高速IoV移动,导致高度动态的拓扑中,通道衰落和干扰,这是数据传输的严峻挑战。此外,反应迟缓和当地的广播风暴问题waiting-based转发方案导致明显的性能恶化,应优化以适应IoV的动态特性。

的数据包流LISCast图中可以看到 4。应急包在两个模型的流动。一个模型是发送方(称为源第一跳)基于BSM感应局部拓扑信息,而另一个模型是接收器完成转发数据包。当收到紧急从上层网络层数据包,发送方计算其特征信息传感技术的使用当地的拓扑信息,这将在下一节详细描述 4.2。连同其他正常广播消息的信息,重要特征信息嵌入的紧急广播数据包之前。接到应急包,候选人分配的等待时间和转发概率根据以前的货代和独立的统一的特征信息距离发送方。只有通过概率测试的候选人可以参与的进程等待。如果候选人不接收任何重复或ACK等待时间,期间他们将继电器数据包;否则,等待进度将被取消,这意味着其他候选人已经重播尚。重传的进展将在年底开始的最大等待时间,如果发送方(货代)不接收任何应答或重复。数据包将会以这种方式传播跳了跳,除非它覆盖整个警察。

广泛存在的灯塔(称为BSM,基本的安全信息( 5)在IoV用于意义上继电器的局部拓扑信息的决定。当地的信息传感技术至少面临两个方面的挑战如下:

挑战1:低开销和完全分布式。正如我们所知,它是更好的安全信息在一个分布式的方式来操作的高度动态环境满足极低的及时性的要求。它是困难的,如果不是不可行,设计一个集中控制器安全数据传播由于车辆的快速流动。频繁的控制信息交换将沉重的开销和延迟紧急消息传播很快。我们需要设计一个完全分布式和轻量级协议,这样可以有效地传播到车辆安全数据。

挑战2:统一转发规则。候选人配合使用的特征信息,分配优先级应该统一。由于高度变化的拓扑结构和包丢失,每辆车的特征信息的感官根据周期性信标可能不同。如果分配优先级使用车辆各自的特征信息,可以安排一些候选人同样的等待时间同时转发数据包,数据包碰撞加剧,增加信道访问延迟。因此,统一的特征信息是有益的区分转发优先级的候选人。

以下的部分本节详细讨论本地信息传感技术的设计。

车辆定期在网络广播信标通知邻居的基本状态信息,如ID,位置,速度,方向,和时间戳等。通过传感的数量和分布的邻居,车辆可以构建一个本地拓扑图形。根据关于拓扑图形的足够信息,很容易为候选人选择最优的中继节点。然而,共享拓扑图形成本开销,也容易导致网络拥塞。为了减少开销,可以提供一个折衷方案。唯一id命令的列表按降序优先级数据包主管提前是嵌入到继电器的决定。虽然id列表的大小远小于的拓扑图形,它仍然占几个字节,不容忽视,特别是在密集的网络,数百个邻居跑来跑去。广播如此大的数据包的概率极大增加通道堵塞。应对挑战,本节提出了一种低开销计划。基于邻居信息,只有等局部拓扑的特征信息 有效的考号,有效的沟通距离,和 交通密度是提取和嵌入到数据包的头。无论多么的交通密度改变,特征信息的大小保持不变。因此,增加的开销很低,在紧急事件发生时保持稳定。此外,本地信息传感技术操作只有报警信息的基础上,没有任何帮助的情况下集中控制器,满足的分布式特征IoV传播安全消息。

下面给出了变量的定义。

ECN用于调整段的数量,通信范围分为,考虑到车辆的变化分布。事实上,我们主要关心的车辆定位最远的部分。因此,积极的距离加权系数( 28是用来计算ECN的价值,所示以下方程: (4) N ECN = ∑ k = 1 N 年代 λ k ⋅ N k , 在哪里 N _k汽车的数量吗 k th 段和 λ k 的加权系数 k th 段,表示为 (5) λ k = d k 年代 问 R , 在哪里 d k 年代 的距离吗 k th 段发送方, 问 是一个正整数。

我们可以看到从公式( 4),车辆远离发件人越多,可以设置更大的ECN。例如,在密集的交通的情况,将有利于更多的段区分相邻的优先候选人,减轻 当地的广播风暴由于同步转播。相反,车辆定位段越远越少,例如,在稀疏的网络小ECN可以配置,减少空段出现在没有车辆定位。这至少有一个工具可以分为最优,避免不必要的等待时间转发。

相对距离候选人以前的货代是计算的关键优先事项的候选人。使用儿童早期开发替代固定参数 R分配每个候选人的等待时间可以提高适应性的动态路由协议的拓扑。

ECN代表候选人的数量变化,而儿童早期开发反映候选人的动态分布。LISCast ECN和儿童早期开发的帮助下,总有候选人在动态定位最远的部分,他们可以迅速传递数据包没有任何延迟,不管拓扑的密度如何改变。因此, 反应迟缓可以解决大部分问题。

由于车辆的机动性高,很难收集精确的邻居信息设计ECD和ECN的确切值。因此,可能会有不少于一个候选人最远的部分的定位竞争信道访问,这还会导致碰撞。要领,提出了在这一节中提供的拓扑变化信息支持的预测ECN和儿童早期开发和转让转发概率。

speed-density衬垫模型( 29日本节)是用于估计实时交通密度 ρ ¯ ,表示为 (6) V ¯ = V f 1 − ρ ρ 0 , 在哪里 V f 自由是有限的速度当车辆驱动, ρ 0 是路上可以支持最大密度,然后呢 V ¯ 目标车辆的平均速度,可以估计的邻居信息。

给定一组速度的目标车辆 t, V h 0 , V h 1 , V h 2 , V h 3 , … , V h 米 ,在那里 h是 h_th广播时间 , V h 0 目标车辆的速度, V h l 的速度是邻居吗 l和 米是邻居的数量。然后,目标车辆的平均速度此刻考虑车辆的分布可以表示为 (7) V h ¯ = ∑ k = 1 米 λ k V h k , 在哪里 λ k 的加权系数 k th 邻居,可以通过公式计算( 5)类似。在广播信标 T 次,可以产生一系列的平均速度,期间和目标车辆的平均速度 T 可以表示为 (8) V ¯ = ∑ h = 1 T V ¯ h T 。

收集公式( 6)- ( 8)可以计算估计的密度、实时交通流量的指标。

此外,由于信道衰落和动态拓扑中,单个车辆的特征信息互相感觉是不同的。一些候选人的优先级安排的单一特征信息本身可能是相同的,这将导致数据包碰撞和中断广播的进步。因此,解决挑战2,LISCast分配所有的候选人都使用相同的特征信息的优先级,代表之前的货代的主要拓扑信息和嵌入的包本身。根据统一调度的等待时间信息和相同的规则,候选人会将数据包转发有序竞争。

后感应局部拓扑信息基于邻居信息收集从灯塔,LISCast设计在图的数据帧 5。

LISCast数据包的头部包括三个部分。第一部分是主要应急事件信息等类型的消息,紧急事件的时间和地点,最后货代的时间戳和位置,广播方向,等等。第二部分是候选拓扑特征信息,用于转发合作包括有效的沟通距离,有效的考号和有效的交通密度。最后是扩展字段。

在LISCast,邻居信息的精确采集从周期性信标是关键。提出了许多方案来确保可靠性的灯塔( 30.]。最流行的方法是多次重复广播信标,期间和数据包接收率可能达到90%以上通过测试 31日]。

从典型的公式(LISCast改进 2)waiting-based转发方案,为目的的优化延迟的性能和冗余,提高路由协议的适应性与动态拓扑。优先级调度规则如下所示: (9) T 等待 j = N 年代 j ⋅ σ , 在哪里 T 等待 j 是候选人的等待时间 j , N 年代 j 段的数量的候选人吗 j 属于以前的货代的沟通范围,表示为 (10) N 年代 j = N ECN ⋅ 马克斯 0 , d 儿童早期开发 − d ij d 儿童早期开发 , 在哪里 d 儿童早期开发 是 儿童早期开发 之前的货代 我 , d ij 是距离的候选人 j 和 我 , N ECN 是 ECN 的 我 。

当收到紧急消息携带去年货代的特征信息,所有的接收器使用公式计算他们的等待时间( 9)。这两个特征信息 d_{儿童早期开发}和 N_ECN被LISCast用来确保至少一个候选人而不是这么多候选人在最远的下降段准备转发消息等待最少的延迟,这始终是设置为零。

此外,为了抑制无用的冗余,概率方案介绍抑制接近候选人竞争重播。的概率成正比接收者和发送者之间的距离公式所示( 11)。 (11) P j = 最小值 1 , d ij d 儿童早期开发 , 在哪里 P j 是候选人的转发概率 j 。为了平衡等待延迟和冗余,的价值 N ECN 总是不够大LISCast区分所有的候选人。事实上,仍有许多候选人具有相同优先级相互碰撞时转播包同时密度极高的网络。因此,估计密度指标使用要领LISCast减轻碰撞通过抑制一些候选人一起传送基于距离的概率 P j 显示为公式( 12)。 (12) P d = P d 1 , ρ 要领 ¯ ∈ 稀疏的交通 , P d 2 , ρ 要领 ¯ ∈ 介质流量 , P d 3 , ρ 要领 ¯ ∈ 密集的交通 , 在哪里 1 ≥ P d 1 ≥ P d 2 ≥ P d 3 ≥ 0 是通过指定的转发概率估计密度指标 ρ 要领 ¯ ,这里大概安排转发概率。 ρ 要领 ¯ 可用于动态调整 N ECN 在未来更精确。

特别是LISCast机制依赖于精确的邻居信息收集从周期性信标,近乎实时的。这是正常的候选人和发送者之间的距离大于 d_{儿童早期开发}。在这种情况下,等待时间设置零和转发概率只继电器 P_d,它反映了全球交通密度的角度来看以前的货代。所以LISCast可以在一定程度上适应动态拓扑。除此之外,在LISCast farthest-first转发规则也可以最大化的覆盖每一跳,实现紧急消息的迅速传播。

正如我们所知,没有切换或像单播采用广播重传机制方案802.11便士MAC层,所以广播可靠性可能无法保证。最简单的方法来提高可靠性是多次重复广播紧急消息。它会产生大量冗余和排气有限的频谱。LISCast提出的重传机制,确保广播的延续。最后货代(包括源节点)只会启动重新传输进度的监控没有重复或ACK的最大等待时间。

双向六车道高速公路,3公里只要场景的一个示例。单行道的宽度是比较忽视的通信范围300米。随机20∼100车辆进入高速公路,开车30 - 100 km / h的速度使用相扑。每一秒车辆生成一个应急包0.5的概率。总结了其他主要参数表 1。

说明该广播方案的有效性和可行性,以下典型协议进行了研究比较。

首先,这部分配置的最大等待时间25 ms和仿真运行10次有不同的初始化和NS2的平均价值。

作为显示在图 6随着汽车数量的增加,所有协议的PDR增加,因为网络的连接变得更好,更多的车辆可以重播消息。当数量达到80辆/ 3公里,大多数协议的PDR开始下降,因为更频繁的碰撞导致高丢包是因为同时转发。概率由开槽方案介绍 PLISCast减轻碰撞和减少冗余,所以他们一同继续增加甚至在密集网络。因为候选人在开槽 P在固定概率转发消息,PDR低于其他协议在稀疏网络。相反,LISCast调整根据估计的实时转发概率密度和动态分布的候选人,因此其PDR保持在高水平。然而,PDR LISCast仍不如Slotted-1当数量小于80 / 3公里。这是因为较低的候选人优先级不能听到转播由于信道衰落和干扰。他们还参与转发,导致更多的碰撞和包丢失。此外,Slotted-1改善PDR通过减轻错误转发判断的等待一段时间 WAIT_TIME从源接收消息。因此,PDR Slotted-1扮演最好的选择之间的协议。然而,没有一个措施是采用最远的减少碰撞和错误的判断,因此其PDR最密度的最糟糕的场景。

我们可以看到从图 7所有协议的e2和车辆数目的增加不断增加。这是因为汽车竞争转发消息,导致长访问延迟的无线频道。特别是,最远的e2, Slotted-1,开槽 P属于waiting-based转发方案,在极其稀疏网络等20辆汽车每3公里远比在其他密度情况下,40 - 3公里车数,例如。这是因为较低优先级的候选人必须等待额外的时间在转发之前,而优先考虑的职位定位没有候选人由于非均匀分布,这现象是反应迟缓节中详细讨论 3。因此,LISCast使用特点等信息有效候选人数量和最大距离协助转发给指定时间等待接收器在一个分布式的方式,确保最佳的候选人转发消息没有任何额外的延迟甚至在稀疏网络的情况。此外,为了避免错误判断,Slotted-1和开槽 P介绍 WAIT_TIME在转发之前,因此他们的e2远远大于其他三个协议,候选人不需要等待额外的时间。事实上,PDR以这种方式得到改善,但代价是增加延迟。相反,LISCast创新利用有效候选人数量,减轻碰撞和设计有效的运输距离,确保最佳的候选人转发没有任何延迟。因此,其e2远小于其他协议。的20辆汽车每3公里的e2 LISCast低于Slotted-1 3倍。的问题 反应迟缓讨论部分 3在LISCast合理解决。

数据 8和 9显示冗余和广播转发效率vs车辆的数量。我们可以看到,随着车辆密度的增加,网络的连接变得更好,和更多的汽车联接来转发数据包。因此,增加转播加剧信道争用和数据包碰撞,导致更多的冗余和降低PDR的增加速度。因此,所有协议存在的BR(图 8)增加和FE(图 9)减少反比,下行速度与汽车的数量增加。这是问题 当地的广播风暴。最远的安排优先级根据发送者和接收者之间的距离限制候选人转发附近,所以它的BR和菲比Mflood。此外,Slotted-1通信范围分为一些片段来区分候选人的优先级,以减少冗余,所以其BR和菲比最远,但比开槽 P中,概率转发方案提出了缓解碰撞在密集网络。然而,固定概率在开槽的配置 PPDR的损失,尤其是在稀疏网络的情况。相应地,LISCast利用特征信息动态拓扑等最大的运输距离,和候选人的数量和分布调整段的数量的候选人定位,并根据传感流量分配转发概率密度和分布。因此,BR和铁的性能也得到了极大改进相比其他方案。这样,的问题 当地的广播风暴我们已经分析了部分 3解决在LISCast较低的开销和完全分布式的方式。然而,在稀疏的网络LISCast的性能不会很好。因为邻居的精确信息,基于传感技术的收集信息转发特点决定,恶化由于快速移动的车辆。以便适应信标广播LISCast授权者准确服务方案是必要的。

此外,我们配置的最大等待时间100毫秒的模拟探讨该方案的性能,Slotted-1相比的情况下25 ms。

数据 10- - - - - - 12显示延迟,广播冗余和转发LISCast效率和Slotted-1在25和100女士,女士。从这些数字中我们可以看到在100 ms的情况,BR的性能和铁Slotted-1比这更好的25 ms,但e2是大。这是因为更大的最大等待时间有利于区分优先级的转发,减少碰撞引起的同步转播,但在长e2的成本。因此,为了平衡广播可靠性、及时性和效率,LISCast利用特征信息来动态地调整等待延迟和概率根据当地拓扑传感技术。所示的数字 10- - - - - - 12LISCast执行的两个等待时间配置和拓扑的变化不敏感。在100 ms, e2 LISCast Slotted-1的7倍,稀疏的网络,而在25岁女士的情况,LISCast是3倍的BR Slotted-1的密集网络。这一观点可以证明是有益的和可行的LISCast使用本地信息传感技术来优化性能。