1．目的及意义

1.1 研究目的及意义

随着国内汽车保有量的不断增大，为了提高交通运输效率、缓解交通阻塞、减少事故发生、降低能耗、减轻污染，人们提出了智能交通系统( ITS)的概念,并且 ITS 的研究和发展已经成为了现今各界的研究热点，而车载自组织网络作为其中的一项关键技术和重要组成部分，也越发受到人们的关注。

车载自组织网络是一种特殊的移动自组织网络(MANET)。包括两种网络架构，一种是无基础设施的车间通信( V2V)，在这种结构下，网络中节点是互相平等的；另一类则是车辆到基础设施通信(V2I)，这种结构下有路设辅助车辆接入网络。除此之外，作为一种新型的移动自组织网络，车载自组织网络不仅具有传统Ad Hoc 网络的一些特点，例如无中心、多跳、自组织、临时性等等，还有其特殊之处，例如节点移动速度快、网络规模庞大、移动和通信受到环境的约束。除上述几点之外，相比一般网络节点，车辆节点本身也比较特殊，一般配备有 GPS 及其他一些类型的传感器，能够获取地理信息及电子地图作为辅助，同时节点的能量供应也十分充足。车辆移动模型可以描述车载自组织网络下节点的运动模式，包括车辆在每一时刻的位置、速度及加速度的变化、方向等基本要素，同时能反映出车辆节点的移动特性以及规律。

而在任何一项技术发展成熟并且成功部署投向实际应用前，都需要进行大量的仿真或实验，对于车载自组织网络技术也不例外。但是获取实际车辆网络中节点的移动轨迹耗费极大，因此，目前车载自组织网络的研究中，大多是通过仿真的手段，采取某种方法建立移动模型，利用移动模型模拟真实环境下车辆节点的移动，使用移动模型生成的场景文件进行仿真是非常必要的。但是只有拟实程度较高的移动模型才能真实反映出相关协议或应用在车载自组织网络中的性能及表现，因此设计或选择合适的移动模型对于广大研究者来说是必须面临的一项挑战。同时良好的路由协议是保证数据通信的前提，因此设计适用于车载自组织网的路由协议是VAENT研究的难点和热点，同样也是本次设计需要研究的方向。

1.2 国内外研究现状

车载自组织网络的研究历史并不长，但随着无线网络技术的发展和成熟，已经越来越受到世界各国研究机构和科研人员们的密切关注。在车载自组织网络研究初期，往往使用传统 MANET 下的节点移动模型，但是随着相关研究的不断深入，研究者们发现节点移动模型的拟实程度对于车载自组织网络的研究，尤其是路由协议的开发及评价十分重要。基于传统节点随机移动模型设计的路由协议，在车载自组织网络环境下的性能也不能满足相关应用的需求，要远低于预期的效果。因此，车辆移动模型的研究开始逐渐引起人们的关注。

在无线网络领域，对移动模型开展的研究经历了数个发展阶段。在 Ad Hoc 网络研究初期，并不对节点的移动进行约束，节点的移动采用完全随机的方式。在 1997年，欧洲电信标准化协会提议节点应该按照某种方式沿着网格移动，基于这种思想提出了曼哈顿移动模型。目前，已经有一些节点随机移动模型考虑到了车辆移动受道路制约的特征以及车辆行驶时的速度变化规律，因此这些改进后的移动模型能够提供更加真实的节点移动轨迹了，而且同完全随机的移动模型相比，能够产生完全不同的仿真结果。在人们认识到使用完全随机的节点移动模型已经不能满足研究要求后，就开始寻求新的建模方式。而通过预先记录的真实环境中的车辆移动轨迹，再根据所记录的数据进行节点移动方式建模的方法，就是迈向高拟实车辆移动方式建模的重要一步。这种研究方法通常需要全球定位系统（GPS）的支持，使用车载附属装置按照一定时间间隔记录下车辆所处位置、速度、方向等信息，再将记录下的信息通过 GPRS发送到服务器。目前国内也有一些研究者采用这种方式作为移动模型对车载自组织网络进行研究，例如上海交通大学开发的 SUVnet。

考虑到根据实际车辆采集数据建立移动模型的方法在实际仿真中的局限性，研究者们也开始考虑使用直接对车辆节点的移动方式及规律进行建模的方法，一般也称这类模型为合成模型。虽然在无线网络研究领域对车辆移动方式的研究开展时间并不长，但是相关理论在交通流研究领域却已经有着几十年的历史，因此可以直接利用已有的交通流仿真软件建立移动模型。例如德国 PTV 公司开发的 VISSIM交通流仿真器，在车辆纵向移动方面采用了心理－生理模型，能够模拟城区道路环境以及郊区公路的交通状况。合成模型也是目前网络仿真中使用的主流，还涌现出如 MOVE、VanetMobiSim等一批开源并且拥有高拟实性的移动模型。 现如今，随着对车载自组织网络研究的深入，对车辆移动模型的要求也越来越高：不仅要求拟实程度满足需要，对某些协议或应用的仿真还需要特殊场景的支持，例如车载自组织网络高速公路场景。因此我们必须根据研究的需求去选择合适的模型。

相较于国外，我国对于车载自组织网络的研究比较晚，但最近几年也出现了越来越多对VENTS通信系统、VENTS的MAC层研究现状和问题、VENTS路由仿真和协议的研究和探索。并且自组织网络中路由协议发挥着巨大的作用，从我国研究现状来看，对于路由协议的研究主要针对车载自组织网特点、车载自组织网络路由协议存在的问题以及具体应用场景等方面。
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2. 研究的基本内容与方案

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设计之前首先对车载自组织网络的基本知识、网络架构、网络协议和特点进行学习研究。

车载自组织网络（VANETs）是一种特殊的移动自组织网络(MANET)。它包括两种网络架构，一种是无基础设施的车间通信( Vehicle To Vehicle, V2V)，在这种结构下，网络中节点是互相平等的；另一类则是车辆到基础设施通信(Vehicle To Infrastructure, V2I)，这种结构下有路设辅助车辆接入网络。如下图：