An Improved AODV Routing Protocol for VANETs

基于车联网的改进的AODV协议

作者：丁犇(上海交通大学)

期刊：2011 International Conference on Wireless Communications and Signal Processing (WCSP) 

　　由于MANET、VANET两种网络的特性不同，AODV协议直接应用于VANET时性能较差。这篇论文对MANET中的AODV路由协议提出优化策略，在路由发现和路由选择过程中进行了两步优化，提高了路由稳定性，降低了开销。

　　论文内容分为四个部分。第一部分简介：介绍了VANET、MANET的异同和概括了这个AODV的优化策略。第二部分介绍AODV，第三部分阐述改进的AODV协议。第四部分对改进的协议进行性能分析。

一、AODV路由协议

　　它是一种响应式按需协议。AODV路由协议并不时刻维护所有的路由，当有要发送的包时，路由发现过程才被调用，因此，它可以显著减少开销。AODV的主要优点是使用***来保证路由的新鲜度，是一个无环的拓扑。AODV路由协议由路由发现、数据传输和路由维护三个过程组成。　　

　　当源节点希望向其路由表中没有路由的目标节点发送数据包时，将调用路由发现过程。源节点广播RREQ，当目的节点收到路连接请求RREQ，发送RREP至源节点。在路由发现阶段之后，开始数据传输阶段，源节点将使用所选路由将数据包传输到目标节点。由于节点的可移动性，一些节点可能会移出无线电通信范围，导致链路中断，从而导致传输过期。如果发生这种情况，将调用路由维护过程来修复损坏的路由或寻找到目标节点的新路由。

　　存在的问题：①路由发送阶段，网络的大部分节点发送RREQ，这导致了较大的路由开销和带宽消耗。②一个源节点通常会找到到目标节点的多个路由，它将选择一个具有最新***或最少跳数的路由。然而，该路由可能不会持续足够长的时间来完成数据包传输，特别是在高度动态的vanet中。

二、改进的AODV路由协议

　　影响路由稳定的主要因素有车辆的行驶速度和行驶方向。在改进的AODV路由协议中，我们希望使路由更稳定，开销降低。因此，我们进行了两个步骤的优化来实现这一目标。

第一步:在路由发现阶段选择链接更稳定的节点：

　　首先，源节点获取其邻节点的速度和方向信息，然后利用公式(1)计算其与所有邻节点之间的链路权值。

 　　通过计算，源节点获得它与所有邻节点之间的链接权值。速度相近，方向相同的两辆车连接会更加稳定。链路越小，链路越稳定。在第一步优化中，在路由发现阶段，将RREQ包发送到节点的各个部分，由于这些节点的链路更稳定，所以选择这些节点。与此同时，避免了向整个网络广播RREQ包，相应减少了开销。

 第二步:在路由选择过程中选择最稳定的路由

 　　当源节点获得目的地节点的多条路由后，会选择一条更稳定的路由来传输数据包。我们通过两个策略以使路线更稳定。

　　(1)策略一:使用路由周期时间(RET)

　　我们选择了生存周期最长的路由，这意味着这条路由可以比其他路由存在的时间更长，所以这条路由对于数据传输来说更加可靠。

　　假设两辆车的通信距离为R，距离为d。当d < R时，两辆车之间只能相互通信并传输数据包。因此，当d小于R时，我们将两车之间的通信时间定义为LET(Link Expiration Time)。

　路由的生存期定义为路由周期时间RET(Route ExpirationTime)。

 　　为了计算RET，需要在RREP包中添加一些信息。当找到目标节点后，生成一个RREP包，并将其速度和方向信息添加到RREP中，设为0的LET也包含在RREP中。然后通过反向路由将RREP发送回源节点。每个接收到RREP的节点将使用其自身的速度和方向信息来计算它和它的下一个节点的LET，如果新计算的LET比RREP中的小，该节点将原LET更改为更小的LET，否则不变。

(2)策略二:利用总路径权值

 　　源节点获取路由的总路由权值，并从多条路由中选择总路由权值最小的路由。

 三、性能分析