車聯(lián)網(wǎng)下基于RSU輔助AODV路由協(xié)議改進(jìn)

摘 要：目前，VANET網(wǎng)絡(luò)中，針對(duì)AODV協(xié)議的改進(jìn)僅僅考慮車載單元（OBU），沒(méi)有將作為接入Internet起到網(wǎng)關(guān)作用的路側(cè)單元（RSU）考慮進(jìn)來(lái)。在本文中，我們針對(duì)這一實(shí)際情況，提出了基于RSU輔助AODV路由協(xié)議（ARSU-AODV）改進(jìn)，以快速建立到目的節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定路由。仿真結(jié)果表明，基于RSU輔助AODV路由協(xié)議改進(jìn)降低了丟包率、端到端的延遲，具有一定的可行性。

關(guān)鍵詞：VANET網(wǎng)絡(luò)；AODV路由協(xié)議；ARSU-AODV

1 研究背景及研究現(xiàn)狀：

進(jìn)入21世紀(jì)，經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程加快。人類社會(huì)進(jìn)入了一個(gè)科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的歷史時(shí)期，智能交通系統(tǒng)（Intelligent Transportation System，ITS）應(yīng)運(yùn)而生。智能交通系統(tǒng)是人們?cè)谳^完善的交通基礎(chǔ)設(shè)施上，把通信、計(jì)算機(jī)、信息、自動(dòng)控制和系統(tǒng)集成等技術(shù)加以運(yùn)用，建立的一個(gè)集安全、高效、便捷、舒適、環(huán)保的綜合系統(tǒng)。智能交通系統(tǒng)可用來(lái)加強(qiáng)交通設(shè)施、載體和用戶之間的聯(lián)系，保證系統(tǒng)內(nèi)運(yùn)行的可控性和有序性，提高運(yùn)行效率，減少事故，降低污染。21世紀(jì)將是公路交通智能化的世紀(jì)，人們將要采用這一先進(jìn)的一體化的交通綜合管理系統(tǒng)，對(duì)道路、車輛的行蹤進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控、調(diào)度[1]。

車載自組織網(wǎng)絡(luò)（Vehicle Ad hoc Network，VANET）在智能交通系統(tǒng)中起著重要作用。VANET是在傳統(tǒng)的移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)（MANET）基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，是一種特殊的移動(dòng)自組織網(wǎng)--是一種由裝備了無(wú)線通信收發(fā)裝置的車輛，組成的一個(gè)臨時(shí)性的多跳自組織網(wǎng)絡(luò)。VANET作為智能交通系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，具有極高的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。概括來(lái)說(shuō)，車載自組織網(wǎng)絡(luò)（VANET）通過(guò)車間通信和車與路側(cè)單元通信，能夠提供兩大類應(yīng)用。一類是安全應(yīng)用，主要為解決行車安全、舒適，比如前方事故預(yù)警、提示道路阻塞、提醒限速、為司機(jī)選擇最佳行車路線或免費(fèi)緊急通道；另一類是用戶應(yīng)用，主要是提供增值業(yè)務(wù)，為乘客在車內(nèi)提供娛樂(lè)功能。比如天氣情況；Internet連接以分享音樂(lè)、看電影、聊天、玩游戲；對(duì)附近旅游景點(diǎn)、酒店、加油站進(jìn)行篩選；對(duì)產(chǎn)品、服務(wù)進(jìn)行內(nèi)容、價(jià)格、位置的查詢；商業(yè)結(jié)構(gòu)也可以通過(guò)VANET進(jìn)行發(fā)布商業(yè)廣告。

如圖1所示，在VANET中，行駛在路面的車輛作為網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)是重要組成部分，每一輛車都配有車載單元（也稱OBU）用來(lái)提供無(wú)線通信。路側(cè)單元（也稱RSU）作為靜止的基礎(chǔ)設(shè)施被統(tǒng)一的部署在公路兩側(cè)，在車輛進(jìn)入通信范圍內(nèi)提供無(wú)線接入的端口。所有的RSU都通過(guò)有線線路（像光纖）或其他線路接入到高寬帶、低延遲、低錯(cuò)誤率的主干網(wǎng)絡(luò)。主干網(wǎng)絡(luò)可以通過(guò)Internet與中心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行相連。因此RSU可以簡(jiǎn)單、快捷、準(zhǔn)確地通過(guò)主干網(wǎng)絡(luò)、中心網(wǎng)絡(luò)相互之間進(jìn)行交換信息或同步信息。

目前，由于VANET在解決道路安全、交通擁堵、協(xié)助駕駛、道路資源共享等方面上的優(yōu)勢(shì)，引起了世界各國(guó)研究人員和科研機(jī)構(gòu)、汽車制造商的密切關(guān)注[2-5]。近年來(lái)，各國(guó)政府、大型汽車制造商針對(duì)VANET開(kāi)展了深入而有效的工作：積極開(kāi)展車載自主網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下相關(guān)通信協(xié)議、標(biāo)準(zhǔn)等熱點(diǎn)問(wèn)題的研究，并啟動(dòng)了一系列的相關(guān)科研項(xiàng)目。盡管對(duì)車載自組織網(wǎng)絡(luò)的研究，已經(jīng)取得了一些可觀成果。但正如文獻(xiàn)[6]所描述的，仍面臨著一系列的理論難題和技術(shù)瓶頸。車載自組網(wǎng)的應(yīng)用主要包括兩個(gè)方面：一是道路安全方面；二是快速發(fā)展的商業(yè)服務(wù)。而車輛之間的信息交互是這兩個(gè)方面實(shí)現(xiàn)的前提，可靠的信息交互必然建立在穩(wěn)定的路由之上，那路由協(xié)議研究就成為VANET領(lǐng)域不可或缺的部分。目前，在VANET網(wǎng)絡(luò)中并沒(méi)有具體標(biāo)準(zhǔn)的路由協(xié)議。不過(guò)國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)VANET各類場(chǎng)景提出了大量路由機(jī)制[7-9]，其中大多都是根據(jù)傳統(tǒng)的MANET中可靠路由機(jī)制改進(jìn)得來(lái)，包括基于拓?fù)涞?、基于位置的、基于概率的等。其中基于拓?fù)涞姆汉槭铰酚蓞f(xié)議AODV協(xié)議是其中的典型代表，它是一種按需路由，其在數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)，找到相關(guān)路徑。在AODV協(xié)議的基礎(chǔ)上，針對(duì)VANET移動(dòng)快、拓?fù)渥兓l繁等實(shí)際情況，研究學(xué)者們提出了很多基于AODV的改進(jìn)方案。文獻(xiàn)[10]中，Marina MK和Das SR提出了AOMDV協(xié)議：路由發(fā)現(xiàn)時(shí)，不在僅僅保存一條路徑，而是保存源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)間建立多條路由，以備一條路徑斷裂，快速啟用備用路徑，繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸；G.Quddus，R.Khan和R.Iablald 等人在文獻(xiàn)[11]中提出了改進(jìn)的AODV-RFC協(xié)議，文中指出利用利用路由失敗系數(shù)作為度量穩(wěn)定性，建立更加可靠穩(wěn)定的路由協(xié)議。文獻(xiàn)[12][13]，提出利用車輛的移動(dòng)信息（比如速度、位置）進(jìn)行移動(dòng)預(yù)測(cè)，以選擇一條穩(wěn)定的路由。文獻(xiàn)[14]，利用節(jié)點(diǎn)列隊(duì)占用情況，利用跨層協(xié)作進(jìn)行選擇性轉(zhuǎn)發(fā)控制包，得到改善網(wǎng)絡(luò)吞吐量和提高業(yè)務(wù)公平性的目的。論文[15]中提出了改進(jìn)版的SAODV用來(lái)提高AODV的安全性，文中利用數(shù)字標(biāo)簽技術(shù)鑒定非關(guān)鍵域，利用哈希鏈表鑒定RREQ和RREP控制包的跳數(shù)等信息域。

2 AODV路由協(xié)議

AODV協(xié)議是Perkins和Royer針對(duì)基于距離矢量路由算法（DSDV）的改進(jìn)而提出的。AODV路由協(xié)議是反應(yīng)式路由的典型代表。它是一種完全按需、多跳式的路由協(xié)議。AODV避免了每個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)刻保持活躍狀態(tài)、不斷更新路由列表信息的弊端；只有在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信時(shí)，才啟動(dòng)路由發(fā)現(xiàn)和路由維護(hù)工作。AODV集DSDV和DSR共同的優(yōu)點(diǎn)于一身，即使用了DSDV的目的序列號(hào)機(jī)制保持路由的最新?tīng)顟B(tài)，避免路由環(huán)路，同時(shí)也使用DSR按需路由的思想，以一種高效的方式選路，降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷。

AODV協(xié)議包括四種控制包——RREQ包（路由請(qǐng)求包）、RREP包（路由回復(fù)包）、RERR包（路由錯(cuò)誤包）和HELLO包，并通過(guò)這些控制包達(dá)到路由發(fā)現(xiàn)過(guò)程和路由維護(hù)過(guò)程兩大重要過(guò)程。

路由尋找：當(dāng)源節(jié)點(diǎn)要向目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先查看本地路由表看是否有到目的節(jié)點(diǎn)的路由。有則直接按照現(xiàn)有路由發(fā)送數(shù)據(jù)；沒(méi)有就發(fā)起路由尋找。路由尋找初始階段，源節(jié)點(diǎn)向周邊鄰居節(jié)點(diǎn)廣播RREQ控制包。中間節(jié)點(diǎn)收到RREQ，通過(guò)<源節(jié)點(diǎn)IP地址，RREQ ID>查看是否已經(jīng)收到同樣的包，如果收到，立即丟棄。如果沒(méi)有收到，緩存該數(shù)據(jù)包信息，同時(shí)查看路由表是否有到源節(jié)點(diǎn)的反向路由。如果沒(méi)有，直接建立一條到源節(jié)點(diǎn)的反向路由。有的話，比較反向路由的序列號(hào)和RREQ中的源節(jié)點(diǎn)序列號(hào)，若RREQ中序列號(hào)較大，用RREQ更新反向路由。建立反向路由后，檢查路由表是否有到目的節(jié)點(diǎn)的最新路由（即路由表的目的序列號(hào)不小于RREQ包中的目的序列號(hào)），如果沒(méi)有直接轉(zhuǎn)發(fā)該RREQ控制包。直到該RREQ被轉(zhuǎn)發(fā)至目的節(jié)點(diǎn)或有到目的節(jié)點(diǎn)最新路由的中間節(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)收到RREQ，就沿著已經(jīng)建立的反向路由向源節(jié)點(diǎn)回復(fù)RREP。中間節(jié)點(diǎn)收到RREP后，在路由表里建立或更新到目的節(jié)點(diǎn)的正向路由。然后轉(zhuǎn)發(fā)RREP，直到轉(zhuǎn)發(fā)至源節(jié)點(diǎn)。源節(jié)點(diǎn)收到RREP，建立至目的節(jié)點(diǎn)的正向路由。這樣整個(gè)路由尋找功能就實(shí)現(xiàn)了。

路由維護(hù)：AODV協(xié)議通過(guò)周期性發(fā)送HELLO控制包進(jìn)行鏈路檢測(cè)、本地鏈路修復(fù)和鏈路斷裂后向其他相關(guān)節(jié)點(diǎn)發(fā)送RERR控制包三種方式共同達(dá)到路由維護(hù)的目的。網(wǎng)絡(luò)中，移動(dòng)節(jié)點(diǎn)周期性向通信半徑內(nèi)所有鄰居發(fā)送HELLO包，用來(lái)檢測(cè)鄰居節(jié)點(diǎn)的存活狀況、與鄰居節(jié)點(diǎn)間鏈路的有效性。如果鄰居節(jié)點(diǎn)在一定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有再次收到鄰居發(fā)送的HELLO包，就認(rèn)為鄰居節(jié)點(diǎn)已經(jīng)離開(kāi)該節(jié)點(diǎn)的通信半徑，認(rèn)為與該鄰居的鏈路無(wú)效。這時(shí)，鏈路斷裂處的上游節(jié)點(diǎn)就會(huì)進(jìn)行本地路由修復(fù)。發(fā)起本地修復(fù)的節(jié)點(diǎn)，向目的節(jié)點(diǎn)廣播到目的節(jié)點(diǎn)的RREQ包，并等待目的節(jié)點(diǎn)的RREP回復(fù)包。整個(gè)RREQ和RREP的處理流程同路由尋找過(guò)程一樣。如果一定時(shí)間內(nèi)，該節(jié)點(diǎn)收到RREP包，則本地修復(fù)成功，重新建立了一條到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)的路由。如果沒(méi)有收到，則認(rèn)為修復(fù)失敗，該節(jié)點(diǎn)就會(huì)將該鄰居節(jié)點(diǎn)和以該鄰居節(jié)點(diǎn)作為下一跳的路由表中的目的節(jié)點(diǎn)均認(rèn)為不可到達(dá)節(jié)點(diǎn)，并創(chuàng)建一個(gè)不可到達(dá)列表，同時(shí)會(huì)發(fā)送關(guān)于不可到達(dá)節(jié)點(diǎn)的RERR包。中間節(jié)點(diǎn)收到RERR后，將路由表里將不可到達(dá)節(jié)點(diǎn)作為目的節(jié)點(diǎn)的路由條目中的目的序列號(hào)設(shè)置為無(wú)效，同時(shí)向源節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)RERR包，源節(jié)點(diǎn)收到RERR后重新啟動(dòng)到目的節(jié)點(diǎn)的路由尋找過(guò)程。

3 改進(jìn)的AODV路由算法ARSU-AODV

在實(shí)際VANET中，節(jié)點(diǎn)會(huì)快速移動(dòng)，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)間的鏈路維持時(shí)間將縮短，鏈路斷裂的風(fēng)險(xiǎn)也會(huì)加大。一旦節(jié)點(diǎn)間鏈路斷裂，將導(dǎo)致整條路由的失效，從而大大降低AODV路由協(xié)議的可靠性?，F(xiàn)在針對(duì)AODV路由協(xié)議的改進(jìn)方案，大多只考慮車載單元，沒(méi)有把路側(cè)單元考慮進(jìn)來(lái)。針對(duì)VANET這一實(shí)際情況，我們把RSU考慮進(jìn)來(lái)，提出了對(duì)AODV改進(jìn)方案，即基于RSU輔助建立AODV路由協(xié)議（ARSU-AODV）。

在改進(jìn)的基于RSU（路側(cè)單元）輔助建立路由的算法里，我們假設(shè)所有節(jié)點(diǎn)都能夠通過(guò)GPS獲得自身地理位置信息、速度，并且把信息封裝到HELLO包里，通過(guò)HELLO包，自身相關(guān)信息也可被鄰居節(jié)點(diǎn)獲知。同時(shí)我們把RSU當(dāng)成速度為零、地理位置一定的‘OBU’（車載單元），并且每個(gè)RSU維護(hù)一張信息表：

AODV中，OBU會(huì)周期性的向周圍鄰居廣播HELLO包。當(dāng)OBU進(jìn)入RSU的覆蓋范圍，OBU周期廣播的HELLO包，被RSU監(jiān)聽(tīng)到。RSU查看所維護(hù)的信息表中OBU節(jié)點(diǎn)列表部分。如果該OBU不在列表里，意味著OBU第一次駛?cè)朐揜SU范圍內(nèi)或者很久以前駛?cè)脒^(guò)，但信息已過(guò)期被刪除信息記錄。將該OBU的相關(guān)信息添加到信息列表中，并且向該節(jié)點(diǎn)以單播的形式發(fā)送通知包到該節(jié)點(diǎn)。通知包包含該RSU自身信息（例如RSU ID、地理位置、IP地址等）以及鄰居RSU列表等相關(guān)信息。OBU將通知包里的信息添加到自身維護(hù)路由表里，這樣OBU就知道最近一次所接入RSU及下次可能接入的RSU的相關(guān)信息，以便后面的路由尋找時(shí)使用。RSU告知OBU其鄰居RSU列表的目的是：無(wú)論OBU朝哪個(gè)方向行駛，其進(jìn)入的下一個(gè)RSU范圍一定是鄰居RSU列表中的一員，當(dāng)然OBU也可能不進(jìn)入他們的任意一個(gè)RSU的范圍。

每一個(gè)RSU都會(huì)定期的更新維護(hù)自身信息表，可以看出信息表里RSU自身信息、鄰居RSU列表是永遠(yuǎn)不會(huì)變化的，只有OBU節(jié)點(diǎn)列表信息會(huì)發(fā)生變化。對(duì)于RSU覆蓋范圍內(nèi)的所有OBU節(jié)點(diǎn)（即RSU信息表中OBU列表里所屬RSU ID設(shè)置為自身ID的OBU節(jié)點(diǎn)），若一定時(shí)間范圍（由于HELLO包廣播的周期為1s，這里設(shè)置為大約2s）內(nèi)沒(méi)有再次收到某一節(jié)點(diǎn)廣播的HELLO包，RSU便認(rèn)為該OBU已經(jīng)駛出RSU的覆蓋范圍了，直接刪除OBU列表里該RSU信息。對(duì)于最近被用來(lái)通信且屬于其他RSU范圍的中間節(jié)點(diǎn)的OBU，在使用完之后，設(shè)置一定的預(yù)留時(shí)間（Reserved Time），以便近期再次使用。若是在預(yù)留時(shí)間內(nèi)沒(méi)有再次啟用，同樣直接刪除；若是再次啟用，可直接快速定位到所屬RSU。通信時(shí)，節(jié)點(diǎn)根據(jù)信息表里該OBU節(jié)點(diǎn)所屬RSU，先與定位到的RSU通信，RSU再在自己范圍內(nèi)尋找這個(gè)中間節(jié)點(diǎn)OBU，并借助該OBU完成通信。當(dāng)然，通信時(shí)作為中間節(jié)點(diǎn)的OBU可能已經(jīng)駛離其所屬RSU范圍。若是這種情況，按照下面的路由尋找重新找路；若是沒(méi)有駛離，按照原有路由記錄方式進(jìn)行通信。通信完成后，重新設(shè)置預(yù)留時(shí)間。

路由尋找過(guò)程：（1）在考慮RSU情況下，源OBU節(jié)點(diǎn)和目的OBU節(jié)點(diǎn)通信可以分為四種情況：兩節(jié)點(diǎn)都在RSU覆蓋范圍內(nèi)；兩節(jié)點(diǎn)均不在RSU覆蓋范圍內(nèi)；源節(jié)點(diǎn)在、目的節(jié)點(diǎn)不在RSU覆蓋范圍內(nèi)；源節(jié)點(diǎn)不在、目的節(jié)點(diǎn)在RSU覆蓋范圍內(nèi)；這里到RSU發(fā)送的RREQ和RREP在原來(lái)AODV的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行稍微改動(dòng)。

RREQ控制包數(shù)據(jù)格式：

注：RREQ包數(shù)據(jù)格式基本上和原AODV的類似，只是標(biāo)志位，原AODV的標(biāo)志位分：J|R|G|D|U，這里改進(jìn)的算法里，再在標(biāo)志位里加上CR：表示OBU請(qǐng)求建立與RSU之間的路由，該種請(qǐng)求包只有RSU能處理，OBU接收到只能轉(zhuǎn)發(fā)；

RREP控制包數(shù)據(jù)格式：

注：RREP包數(shù)據(jù)格式基本上和原AODV相同，原AODV標(biāo)志位為：R|A，這里新的算法，再在標(biāo)志位加上RR：表示RSU回復(fù)的控制包。

當(dāng)源OBU節(jié)點(diǎn)向目的OBU節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，首先檢查內(nèi)核路由表，如果有到目的節(jié)點(diǎn)的路由，則直接按該路發(fā)送數(shù)據(jù)；如果沒(méi)有則啟動(dòng)路由尋找：

（1）源OBU節(jié)點(diǎn)首先檢查路由表內(nèi)最近所屬RSU是否為空（默認(rèn)設(shè)置為NULL）：如果為NULL，說(shuō)明源OBU節(jié)點(diǎn)近期內(nèi)沒(méi)有和RSU交互，就以AODV的方式廣播到附近RSU的RREQ請(qǐng)求包，RREQ的標(biāo)志位設(shè)置為CR，請(qǐng)求到附近RSU的路由。當(dāng)附近的RSU收到RREQ請(qǐng)求包時(shí)，沿已經(jīng)建立反向路由回復(fù)標(biāo)志位設(shè)為RR的RREP控制包，整個(gè)過(guò)程類似于AODV源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)路由尋找的過(guò)程。源OBU節(jié)點(diǎn)，等待ALLOWED_CONNECT_TIME后，如果沒(méi)有收到RSU的回復(fù)，則認(rèn)為距離RSU較遠(yuǎn)，借助RSU建立路由的方式適合于當(dāng)前情景，直接啟動(dòng)傳統(tǒng)的AODV路由尋找機(jī)制。

（2）如果OBU節(jié)點(diǎn)當(dāng)前路由表里最近所屬RSU不為NULL，則向最近所屬RSU和鄰居RSU列表里的所有鄰居RSU發(fā)送到目的OBU節(jié)點(diǎn)的RREQ路由尋找；或者最近所屬RSU是否為空，但是通過(guò)（1）收到了附近RSU回復(fù)的RREP包，建立了到附近RSU的路由，則向該附近RSU發(fā)送到目的OBU節(jié)點(diǎn)的RREQ路由尋找。RSU收到RREQ請(qǐng)求包，檢查自身信息表，同時(shí)通過(guò)外部主干網(wǎng)查詢所有RSU信息表，查看是否包含目的OBU節(jié)點(diǎn)IP信息。如果包含，說(shuō)明目的OBU節(jié)點(diǎn)現(xiàn)屬于某一RSU的覆蓋范圍或者某一RSU有到目的節(jié)點(diǎn)的最新路由，這時(shí)源節(jié)點(diǎn)就可以首先通過(guò)向RSU發(fā)送數(shù)據(jù)，然后RSU通過(guò)主干網(wǎng)或者根據(jù)已有最新路由向目的OBU節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的方式，進(jìn)行通信。

（3）如果所有RSU信息表中都不包含目的OBU節(jié)點(diǎn)的IP地址，說(shuō)明目的OBU不在RSU通信范圍內(nèi)。所有的RSU向附近OBU節(jié)點(diǎn)以原AODV路由尋找方式，轉(zhuǎn)發(fā)RREQ請(qǐng)求包。但是RREQ請(qǐng)求包的跳數(shù)在轉(zhuǎn)發(fā)前被設(shè)置為2，即RSU只向2跳范圍內(nèi)的OBU尋找目的節(jié)點(diǎn)，這樣能夠避免多跳轉(zhuǎn)發(fā)引起的全網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)阻塞。

（4）RSU轉(zhuǎn)發(fā)RREQ后，設(shè)置等待時(shí)間為ASSISTED_CONNECT_TIME，若這段時(shí)間內(nèi)，收到目的節(jié)點(diǎn)回復(fù)的RREP包，則把RREP生存時(shí)間設(shè)置為MY_ROUTE_TIMEOUT，同時(shí)把該RREP按照以建立的反向路由回復(fù)給源OBU節(jié)點(diǎn)；如果規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有收到回復(fù)的RREP包，說(shuō)明目的節(jié)點(diǎn)距離任意一個(gè)RSU的范圍都較遠(yuǎn)，不利于借助RSU建立路由。在等待時(shí)間末，回復(fù)給源OBU節(jié)點(diǎn)一個(gè)到目的OBU節(jié)點(diǎn)的生存時(shí)間為0的RREP回復(fù)包。

（5）若是源節(jié)點(diǎn)收到一個(gè)RREP包的生存時(shí)間為0，說(shuō)明此時(shí)場(chǎng)景不適合通過(guò)RSU輔助建立路由，則自動(dòng)啟動(dòng)傳統(tǒng)AODV的路由尋找。

4 仿真結(jié)果

我們采用當(dāng)前比較流行的網(wǎng)絡(luò)仿真軟件NS2軟件，分別對(duì)AODV和改進(jìn)后的ARSU-AODV協(xié)議進(jìn)行了分析，通過(guò)6組源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)通信的仿真分別對(duì)二種路由丟包率、端到端的延遲、協(xié)議開(kāi)銷等進(jìn)行比較，衡量二者的性能。仿真參數(shù)設(shè)置如下：

其中RSU沿道路兩旁，按照泊松分布進(jìn)行部署，大于每千米部署8個(gè)RSU。OBU和RSU的通信范圍均設(shè)置為250m。

丟包率=（發(fā)送包數(shù)量-接收包數(shù)量）/發(fā)送包數(shù)量。它反應(yīng)了路由的穩(wěn)定性和網(wǎng)絡(luò)的擁塞程度。由圖2可以看出原AODV和改進(jìn)后的ARSU-AODV協(xié)議的丟包率都不高，都低于20%。但從整體上可以看出ARSU-AODV的丟包率更低。這是由于在RSU存在的情況下，可以更加快速的尋找到目的節(jié)點(diǎn)的路由。同時(shí)通過(guò)RSU輔助建立路由，在依靠RSU發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，由于RSU和RSU通過(guò)高寬帶、低延遲、低錯(cuò)誤率的主干網(wǎng)絡(luò)相連，保證了數(shù)據(jù)的可靠傳輸。

由于端到端的延遲與節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度有關(guān)，圖3給出是兩種路由下不同速度下6組節(jié)點(diǎn)的平均延遲?？煽闯鏊俣仍酱?，兩種路由協(xié)議下延遲都會(huì)變大，這是由于節(jié)點(diǎn)速度越大，網(wǎng)絡(luò)越不穩(wěn)定，就會(huì)使鏈路中斷，導(dǎo)致重新發(fā)起路由查找，加大延遲。比較二者可看出，改進(jìn)后的路由ARSU-AODV，在RSU存在的情況下，RSU可作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的中間節(jié)點(diǎn)，或者可以快速的輔助建立新的路由，這都使端到端的延遲降低。

路由開(kāi)銷=（發(fā)送總包數(shù)-應(yīng)用層總包數(shù)）/發(fā)送總包數(shù)，它是源節(jié)點(diǎn)往目的節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，建立路由和維護(hù)路由所付出的網(wǎng)絡(luò)代價(jià)，它包括4種控制包HELLO包、RREQ包、RREP包和RERR包。通過(guò)圖4可看出，兩種路由歇息路由開(kāi)銷的比重都比較大，而且隨著速度的增大開(kāi)銷也會(huì)變大。這是由于節(jié)點(diǎn)速度增大后，拓?fù)渥兓瘎×遥溌窋嗔训母怕首兇?，這勢(shì)必造成路由開(kāi)銷變大。由于基于RSU輔助建立的AODV路由，節(jié)點(diǎn)會(huì)與RSU交互，發(fā)送數(shù)據(jù)包會(huì)增多，使ARSU-AODV開(kāi)銷略大。

5 結(jié)論

在本文中，針對(duì)VANET實(shí)際場(chǎng)景，我們對(duì)原有AODV提出了基于RSU輔助AODV路由協(xié)議（ARSU-AODV）改進(jìn)。它將路側(cè)單元考慮進(jìn)來(lái)，以便快速的建立穩(wěn)定的路由。仿真結(jié)果表明，ARSU-AODV路由協(xié)議，除了路由開(kāi)銷較AODV稍大之外，能一定程度上降低端到端的延遲和丟包率。

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