本地信息Sensing-Based IoV传播紧急安全消息的广播方案

文摘

互联网汽车(IoV)中发挥着越来越重要的作用在构建一个智能交通系统(ITS)的安全、效率、和绿色。安全应用,如应急预警和防撞要求数据传输可靠性高和及时性。为了解决存在的问题反应迟缓和当地的广播风暴一般waiting-based继电器之间的现有方案的紧急消息,一个基于局部拓扑信息传感技术的广播(LISCast)协议提出了本文利用冗余抑制概率转发方案的优势。根据车辆之间的周期性信标广播,LISCast收集信息的数量和分布的邻居,的特征信息如有效候选数,最大的运输距离,和全球交通密度提取。通过嵌入特征信息的广播数据包消息发送者的协助使继电器的决定,选择接收器统一安排转发优先级在分布式和自适应方法。LISCast作品没有路边单元和生成的帮助更多的开销。仿真结果表明,LISCast提高适应能力,动态拓扑优化的性能延迟,冗余和广播效率的条件满足了高水平的传输可靠性。

1。介绍

IoV是最典型的应用物联网技术(物联网)(1在交通领域。IoV主要包括车辆,车辆的通信网络(V2V),车辆基础设施(V2I),车辆行人(V2P),车辆网络(V2N)等等(2]。车辆可以互相通信和共享数据通过机载设备的重视减少交通事故,改善道路效率(3]。IoV是实现其最重要的技术之一,吸引了从工业和学术界越来越多的关注。现在,有两个主要标准(4关于IoV)。一是发达DSRC专用短程通信)[5)提出,由美国和日本,临时生成的网络使用802.11便士作为通信协议。另一种是C-V2X(细胞vehicle-to-everything),建议最多的欧洲和中国,利用发展中国家和广泛分布式蜂窝网络来满足车辆的低延迟和高可靠性环境(6]。

紧急消息总是包含信息生活,应通知车辆驾驶坐落在几公里的范围向事故地点,为了避免连环碰撞,提高行车安全(7,8]。因为车辆设备的通信范围仅约300米,多次反射转发将用于紧急消息传播到区(警察)的风险。众所周知多次反射路由协议的核心是如何选择中继节点。根据中继选择的方式,现有的广播策略主要包括两种类型(9]:sender-based转发方案和receiver-based转发方案。

sender-based计划指定中继节点的发送方基于邻居信息。指定的货代尽快转发数据包,一旦收到紧急消息。这个方案可以迅速传播信息。除此之外,无论如何改变密度的交通,无用的重复的水平保持稳定。它是一种有效的方法来避免广播风暴,这是一个常见的问题设计广播协议。然而,这些计划依赖于实时和精确的邻居信息。事实上,这是一个挑战信标收集准确的邻居因为IoV的高度动态的拓扑信息。选择中继节点并不总是最佳的候选人,地理,这意味着覆盖整个警察将经历多跳转发。实际上,每次一跳增加多次反射转发的过程中,产生更多的冗余和广播中断的概率增加。此外,sender-based方案的可靠性急剧下降,当遇到拓扑快速变化的信道衰落和干扰网络。

Receiver-based计划在利用无线信道传播紧急消息的分享功能。候选人接收者相互合作以分布式方式转发数据包根据一定的规则。例如,最受欢迎的广播协议farthest-first方案,都是基于车辆的位置。候选人的重点是直接发送者和接收者之间的距离成正比。最远的节点会转发数据包优先。一方面,越近的候选人将会抑制竞争转发,以便减少冗余将产生。另一方面,farthest-first规则可以确保每跳最广泛的报道,这将需要更少的啤酒花警告所有警察的车辆定位。因为转发决定收到数据包后,广播连续性可以确保在某种程度上,这就是为什么receiver-based计划吸引如此多的研究人员的注意。然而,存在的问题反应迟缓和当地的广播风暴(10因为接收器的缺乏足够的知识发送方的拓扑中,将详细讨论3。

基于传播的分析要求紧急安全信息,本文侧重于receiver-based广播计划,这是在IoV最有前途的协议之一。本文的主要贡献有两方面:(我)首先,我们强调和指出的问题反应迟缓和当地的广播风暴,它普遍存在于farthest-first waiting-based广播协议但被忽略。(2)第二,一个快速和低开销广播方案,称为LISCast,提出了基于局部拓扑信息的传感作为我们分析解决问题。

这项研究是有组织的如下。部分2评审相关工作。部分3介绍了存在的问题和挑战farthest-first广播方案。部分4描述详细的设计提出LISCast广播协议,包括本地信息传感技术、运输计划,和重传策略。最后,仿真和结果分析部分所示5,紧随其后的是结论部分6。

2。相关的工作

为了快速而可靠地传播紧急消息,许多优秀的广播协议提出了在过去的几年中,其中waiting-based,概率contention-based,计划是最受欢迎的。

waiting-based广播方案首次引入IoV (11]。所有候选人配置他们的转发优先级分配不同的等待时间根据距离自己以前的货代。著名的优先级调度规则是在以下公式,公式(所示2)(11]: 在哪里接收机之间的距离吗和最后一个货代 , 是通信范围,最大等待时间。我们可以看到从公式(1),更大的距离从接收到发送方,等待时间可以安排越少,抑制近接收者重播。这样,消息的地理学的进步在每一个转发跳可以最大化。因此,需要更少的啤酒花覆盖整个警察。

同样,作者在12)允许候选人等待一段时间根据farthest-first转发规则。但是他们没有给出恰当方程计算的等待时间。UMB [13)是首次提出配置节点的MAC层中的优先级。RTS / CTS(发送响应发送/清楚),引入首次用于单播、广播协议解决隐藏终端的影响,提高广播连续性。然而,频繁切换引起的断链接会增加额外的控制延迟,防止消息传播很快。除此之外,除了距离,速度转发优先级的候选人被认为是安排(14]。虽然在15]farthest-first转发方案在多通道扩展来实现操作。在过去的几年中,许多其他协议与类似的转发规则提出了优化广播性能在某些情况下,如OppCast [16],UV-CAST [17,每年的18),等等。

不同于waiting-based转发方案,contention-based转发方案分配候选人的优先使用竞争窗口的大小(连续波_最小值),而不是等待时间。在[19),不同的连续波值_最小值将车辆从发送方根据他们的距离。接收者和发送者之间的距离越长,较小的连续波_最小值可以配置值。此外,为了减少冗余(20.)只在一些狭窄段车辆下降可以加入竞争信道的访问。可以看到其他类似contention-based广播方案(21,22]。尽管额外的等待延迟在contention-based计划取消,广播效率会降低,因为地理位置的最佳候选人可能无法访问争用信道。此外,由于连续波的大小_最小值的数量是有限的,候选人加入频道的节目竞争是肯定的,导致严重的碰撞在密集的网络,和扩大连续波的大小_最小值会增加通道访问的延迟。

orobability-based方案的基础上,首先提出farthest-first转发方案由Wisitpongphan et al。23]。这是一个有效的方法来控制冗余。著名的代表加权-p和开槽P。转发概率成正比接收者和发送者之间的距离加权-p,所以最远的车辆有更高的概率重播。为了避免错误转发的判断,车辆在开槽P首先根据公式(等待一段时间1),然后在一定概率重播消息 。提高路由的适应能力,提出了很多方案。例如,在[24)动态密度估计,而在25)通道的使用监控调整转发概率。除此之外,在26,27),实时车辆密度和车辆之间的距离和其他因素结合安排重播概率。汽车越少,或一跳距离越长,越高概率概率可以设置。尽管计划可以减少数据包碰撞引起的转播的邻居在同一时间段,降低广播效率为代价的,因为并不总是最优的候选人赢得了信道争用它们在某些概率转发数据。

3所示。问题和挑战

的推广定位模块和定位精度的持续改进,GPS(全球定位系统)将逐渐成为汽车的标准配置。定位协议上有了很大的进步在过去的几年里传播紧急安全消息,其中waiting-based方案是最受欢迎的,因为他们充分利用了无线信道的共享特性,易于工程实现。如公式所示(1),重点是设置一个计时器,最远的候选人至少等待时间将数据包转发配置,以便最大化单跳进展和接近的候选人被克制的继电器,冗余,减少争用和更少的啤酒花。然而,相邻的候选人之间的等待时间的区别是如此之小,他们可以同时向前,导致剧烈的碰撞和更大的信道访问延迟。情况可能更严重特别是在密集网络。把Slotted-1持久性方案(23作为一个例子,不失一般性,讨论waiting-based方案所面临的问题。

作为显示在图1Slotted-1通信范围分为N_年代段。车辆在同一段具有相同的优先级,优先级是直接成正比的距离段最后一个货代的中心。这汽车在最远的部分优先级最高的等待时间重播。在接收一个包,一个节点检查包ID和重播的概率1月底分配时间槽D_等待如果第一次接收到数据包,期间并没有收到任何副本D_等待;否则,它丢弃数据包。为了避免错误转发判断当收到从源复制,车辆首先等待定期持续时间WAIT_TIME在重播,候选人的等待时间j是由以下公式计算,显示为公式(2)(23]: 在哪里是跳一次槽,候选人之间配置的时间槽数量j和之前的货代我从公式,这是引用(3)(23)如下: 注意,如果节点j接收来自多个代理的持续时间内的副本WAIT_TIME,它选择最大的值作为其等待时间。换句话说,每个候选人都应该使用相对距离最近的货代指定等待时间,以确保重播首先最远的接收器。这样接近候选人被抑制继电器。我们可以看到从图1车辆E和F在最远的部分分配优先级最高,E和车辆将选择计算接收器下跳的等待时间,减少单跳的延迟。

注意广播性能容易受到固定等参数的影响WAIT_TIME和N_年代。更大的价值WAIT_TIME可以产生较小的冗余,实现广播可靠性越高,但额外的端到端延迟时间越长可能推迟。此外,大N_年代之间的等待时间,差异越大相邻的候选人将被设置,因此碰撞会发生越少,但延迟分配方案等待的时间越长,低优先级的候选人。此外,waiting-based方案弱适应快速变化的拓扑结构,将以下两个例子所示。

3.1。反应迟缓的问题

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。

3.2。当地的广播风暴

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。

4所示。LISCcast设计

以来的典型waiting-based转发方案缺乏足够的了解候选人的拓扑特征,很难适应动态拓扑结构,导致的问题反应迟缓和当地的广播风暴。本地信息传感广播协议在本节中,提出了优化广播性能。

4.1。概述LISCast

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。

4.2。当地Information-Sensing技术

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。

定义1。有效的考号(ECN):候选人的数量位于广播方向考虑车辆的分布。

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: 在哪里N_k汽车的数量吗段和的加权系数段,表示为 在哪里的距离吗段发送方,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。

定义2。有效的沟通距离(ECD):发送方的距离最远的邻居。

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。

定义3。有效的交通密度(等):考虑车辆的估计密度分布。

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 ,这是表示为 在哪里自由是有限的速度当车辆驱动,是路上可以支持最大密度,然后呢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, ,在哪里h是h_th广播时间, 目标车辆的速度,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 在哪里的加权系数邻居,可以通过公式计算(5)类似。在广播信标次,可以产生一系列的平均速度,期间和目标车辆的平均速度可以表示为

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]。

4.3。继电器的策略

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: 在哪里是候选人的等待时间 ,和段的数量的候选人吗属于以前的货代的沟通范围,表示为 在哪里是之前的货代 , 是距离的候选人和 ,和是的 。

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)。 在哪里是候选人的转发概率 。为了平衡等待延迟和冗余,的价值总是不够大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 ,所示为公式(12)。 在哪里是通过指定的转发概率估计密度指标 ,这是用在这里安排转发概率大约。可用于动态调整在未来更精确。

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。

4.4。重传机制

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。

5。仿真和结果分析

流行的网络仿真器NS2模拟器相扑和运输(32]介绍了在这一节中说明和分析LISCast的性能。

5.1。模拟的场景

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。

5.2。性能指标

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。

5.2.1。Mflood

最原始receiver-based VANET协议实现。只收到一个数据包,车辆的方向本文广播立即转发它,如果包是新的。广播风暴场景的密集网络需要优化。

5.2.2。最远的

farthest-first方案首次提出在11VANET)。远到发送方的车辆分配高优先级的访问通道减少等待时间,优化跳进步和转发延迟。这就是为什么最远的建议作为许多协议的基本思想。

5.2.3。Slotted-1

这是一个最具代表性的waiting-based IoV方案。Slotted-1首先等待时间WAIT_TIME接收数据包形式多代理,然后配置等待时间用farthest-first法则的候选人定位划分狭窄段。

5.2.4。开槽P

这是一个概率的典型方案。类似于Slotted-1,开槽P分配优先级的候选人通过接收器之间的相对距离和代理,但将数据包转发概率(例如,50%)。

5.2.5。Mflood最远,Slotted-1,开槽P

代表最熟悉的设计原则在IoV安全消息的传播计划,不少研究作为基准,例如,(9,16- - - - - -18]。在LISCast,我们配置的转发概率P_d{0.95,0.85,0.75}据估计交通密度,为减轻碰撞大约在密集网络的目的。事实上,这种概率方案摘要LISCast使用只是一个普通的建议减少冗余,应精心设计和开发密度估计方法在未来。

以下性能指标评估全面理解LISCast的好处。

. 5.2.6。数据包交货率(PDR)

的比例包覆盖整个警察总包生成源头之一。

5.2.7。端到端延迟(e2)

它是产生和接收时间的时差当消息到达警察的结束。

5.2.8。广播冗余(BR)

这是重复生成每包的数量。

5.2.9。转发效率(铁)

铁是PDR的贡献收益每一跳。

5.3。结果分析

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。

6。结论

基于局部拓扑信息传感技术广播方案提出了解决反应迟缓和当地广播风暴问题中存在的典型的协议。LISCast利用周期性信标收集邻居信息,通过拓扑结构的特征信息提取等有效的考号,有效的运输距离,和有效的交通密度。紧急消息的原始信息和统一的特征的拓扑信息发送者聚集在一起为了协助接收器重播消息完全分布式的方式。仿真结果表明,该方案是有效的和可行的改善广播性能开销。与典型的waiting-based和基于概率的协议相比,LISCast发挥最好的端到端延迟在大多数种类的密度场景和广播冗余和转发效率上优于密集的网络。然而,LISCast并不总是最好的工作,在稀疏的网络,例如,因为BSM提供的特征信息并不是那么精确。因此,灯塔自适应技术在未来是必要的方案来支持更精确的服务和提高可用性适应高度动态的拓扑结构。

数据可用性

读者可以访问数据的研究发现通过发送邮件给作者Wenjie王isa_guet@163.com或通讯作者罗道tluo@bupt.edu.cn。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

确认

这部分工作是支持由中国国家自然科学基金批准号下61571065。

引用

1. s Kuutti s Fallah k . Katsaros m . Dianati f·麦卡洛,和A . Mouzakitis”调查的最先进的定位技术和他们的潜力自治车辆应用程序”IEEE物联网,5卷,不。2、829 - 846年,2018页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
2. 崔y . j . j .,户珥h . y .宋et al .,“V2X通信和网络上的特殊问题,”通信和网络杂志》上,19卷,不。3、205 - 208年,2017页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
3. e .法国埃兹s张e .刘et al .,“实现可靠通信的车载自组网(VANETs):一项调查,”国际会议上自动化和计算的程序英国哈德斯菲尔德,页1 - 6,2017年9月。视图:谷歌学术搜索
4. 瞿z, g, z . Liu”调查最新进展在车载网络安全,信任,和隐私,”IEEE智能交通系统,没有。99年,1卷,2018页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
5. b·李·g·j·萨顿h . Bo et al .,“建模和QoS分析IEEE 802.11便士的广播方案在车载ad hoc网络,”通信和网络杂志》上,19卷,不。2、169 - 179年,2017页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
6. g·奈克,j . Liu和人类。j .公园”共存的无线技术5 GHz频段:一项调查现有解决方案和未来的研究路线图,”IEEE通信调查和教程,20卷,不。3、1777 - 1798年,2018页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
7. g .罗问:元,周h . et al .,“合作车辆内容分布在边缘计算辅助5 g-vanet,”中国通信,15卷,不。7 - 17,2018页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
8. 李x张,问:苗族和y”基于自适应链路质量安全信息传播城市VANETs方案,“IEEE通信信,22卷,不。10日,2104 - 2107页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
9. ”w . Wang forwarding-based质量数据传播策略在城市VANET,”中国邮电高校学报,22卷,不。50 - 59岁,6日,页。2015。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
10. g . Li x姚明,w . Wang和w·陈,“SOBP: VANET sender-designated机会广播协议,”电信系统,53卷,不。4、453 - 467年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
11. l . Briesemeister和g .鞍环”,基于角色的多播在高度移动但稀疏特设网络,”学报》首次年度研讨会上移动Ad Hoc网络和计算。MobiHOC,45 - 50页,波士顿,MA,美国,2000年8月。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
12. t . Osafune、l·林和m . Lenardi“种车载广播(MHVB)”国际会议在其通信学报》上IEEE,页757 - 760年,成都,中国,2007年6月。视图:谷歌学术搜索
13. g . Korkmaz和大肠Ekici城市种广播协议跨车辆通信系统,”ACM学报》研讨会上车辆的特设网络85年,页76 -费城,宾夕法尼亚州,美国,2004年10月。视图:谷歌学术搜索
14. y·t·杨和l·d·周“定位适应性跨车辆通信广播,”学报IEEE国际会议交流研讨会IEEE,页410 - 414年,北京,中国,2008年5月。视图:谷歌学术搜索
15. p . Akkhara y漫画家关谷神奇,y Wakahara”有效的报警信息通过多通道直通基于跨车辆通信转播,”IAENG国际计算机科学杂志》上,36卷,不。2、2009。视图:谷歌学术搜索
16. w·m . Li卢,k .曾“投机取巧广播OppCast VANETs警告消息的可靠连接,”学报》国际会议上移动Adhoc网络和传感器系统澳门,页534 - 543年,中国,2009年10月。视图:谷歌学术搜索
17. w . Viriyasitavat、o . Tonguz和f·巴姨,“UV-CAST:城市车载广播协议”,IEEE通讯杂志卷,49号11日,第124 - 116页,2011年。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
18. h . Yoo和d·金”ROFF:健壮和快速转发在车载自组网中,“IEEE移动计算,14卷,不。7,1490 - 1502年,2015页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
19. c . f . Chiasserini e·法索罗r . Furiato et al .,“智能广播警告消息的车载ad hoc网络”学报车间Interno Progetto届时(一)2005年11月,意大利都灵。视图:谷歌学术搜索
20. k . A .哈菲兹·l·赵z廖et al .,“一个新的广播为车载ad hoc网络安全应用协议,”全球电信会议学报》上美国佛罗里达州迈阿密,页1 - 5,,2010年12月。视图:谷歌学术搜索
21. Panichpapiboon和w·Pattara-Atikom”的信息传播为车载ad hoc网络协议,”IEEE通信调查和教程,14卷,不。3、784 - 798年,2012页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
22. r·陈,w l。金,a .里根“广播在车载网络安全信息:问题和方法,“IEEE网络,24卷,不。1、20 - 25,2010页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
23. n . Wisitpongphan o . k . Tonguz j·s·帕里克说,“广播风暴减排技术在车辆临时网络,”IEEE无线通信,14卷,不。6,84 - 94年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
24. 易卜拉欣,m·c·韦格尔和m . Abuelela”概率跨车辆geocast密集的车载网络,”IEEE 69车辆技术研讨会论文集,页1 - 5,巴塞罗那,西班牙,2009年4月。视图:谷歌学术搜索
25. 美国哦,j·康,m . Gruteser“定位车辆紧急消息,洪水技术”学报的国际会议在移动和无处不在的系统加利福尼亚州圣何塞,页1 - 9,,美国,2006年7月。视图:谷歌学术搜索
26. d . p . Agrawal a Mostafa, a . m . Vegni”眷顾:collision-aware可靠的货运车辆技术特设网络,”计算机、网络和通信学报》国际会议火奴鲁鲁,页773 - 777年,美国,2013年1月,你好。视图:谷歌学术搜索
27. k . A .哈菲兹·l·赵z廖et al .,“一个新的广播为车载ad hoc网络安全应用协议,全球电信会议”学报IEEE GLOBECOM全球电信会议美国佛罗里达州迈阿密,页1 - 5,,2010年12月。视图:谷歌学术搜索
28. Schirpke, s . holzele g . Leitinger m·巴彻Tappeiner, e .助教,“我们能模型高山景观的美丽的风景吗?”可持续性,5卷,不。3、1080 - 1094年,2013页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
29. c·f·邵c . z小比比王et al .,“Speed-density关系模型的拥挤交通流最小安全距离约束下,“交通运输工程杂志》上,15卷,不。1,第99 - 92页,2015。视图:谷歌学术搜索
30. f . Farnoud和美国Valaee”,在车辆安全可靠的广播消息特设网络”计算机通讯大会上学报》上,页226 - 234,里约热内卢,巴西,2009年4月。视图:谷歌学术搜索
31. 问:徐,t . Mak j . Ko et al .,“介质访问控制协议设计vehicle-vehicle安全消息,“IEEE车辆技术卷,56号2、499 - 518年,2007页。视图:出版商的网站|谷歌学术搜索
32. r . Riebl h·j·冈瑟,c . Facchi et al .,“动脉:延长静脉VANET应用,”学报的国际会议为智能交通系统模型和技术,页450 - 456,布达佩斯,匈牙利,2015年6月。视图:谷歌学术搜索

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