[论文解读] Distributed Robust Geocast Multicast Routing for Inter-Vehicle Communication

Harshvardhan P. Joshi, Mihail L. Sichitiu+1 more|arXiv (Cornell University)|Mar 31, 2022

Vehicular Ad Hoc Networks (VANETs)被引用 57

一句话总结

DRG 提出了一种完全分布式、无状态的 geocast 路由方法，适用于 VANETs，使用基于距离的退避以及角度/覆盖准则以在动态拓扑中降低冗余并维持投递。

ABSTRACT

Numerous protocols for geocast have been proposed in literature. It has been shown that explicit route setup approaches perform poorly with VANETs due to limited route lifetime and frequent network fragmentation. The broadcast based approaches have considerable redundancy and add significantly to the overhead of the protocol. A completely distributed and robust geocast approach is presented in this paper, that is resilient to frequent topology changes and network fragmentation. A distance-based backoff algorithm is used to reduce the number of hops and a novel mechanism to reduce redundant broadcasts is introduced. The performance of the proposed protocol is evaluated for various scenarios and compared with simple flooding and a protocol based on explicit route setup.

研究动机与目标

• 由于高移动性和频繁的网络分裂，推动在 VANETs 中使用 geocast 的需求。
• 提出一种完全分布式、无状态的 geocast 转发算法，无需邻居表。
• 引入基于距离的退避和减少冗余广播的机制。
• 确保对二维和一维目标区域的投递，并处理网络分区。
• 提出时间持久化的 geocast，以将消息投递给随后进入区域的节点。

提出的方法

• 使用基于距离的退避来优先考虑最远节点进行转发并减少传输。
• 定义带退避的转发算法：BO_d(R_tx,d)=MaxBO_d · S_d((R_tx−d)/R_tx)。
• 结合突发重传和长退避，以克服分裂并在 ZOR 中维持实时消息。
• 通过引入角度阈值和覆盖率概念来治理中继选择并防止过度重叠，从而将扩展到二维场景。
• 采用带周期性重新广播和持久性定时器的时间持久化 geocast 方案，以投递给晚进入者。
• 使用 SWANS/STRAY 仿真对 DRG 与 flooding 进行比较进行评估。

实验结果

研究问题

• RQ1 在具有频繁拓扑变化和分裂的 VANETs 中，完全分布式、无状态的 geocast 协议是否能实现较高的投递率？
• RQ2 如何利用基于距离的退避和角度/覆盖准则在确保覆盖目标地理区域的同时最小化冗余？
• RQ3 时间持久化 geocast 如何影响在初始传播后进入 ZOR 的车辆的投递？
• RQ4 与简单 flooding 相比，DRG 的开销与投递可靠性之间的权衡是什么？
• RQ5 转发算法是否能够在一维高速公路和二维城市街道网络中都有效工作？

主要发现

• 在分裂性网络中，DRG 的投递比与 flooding 相当或更高。
• 在连通性良好的网络中，DRG 的端到端时延对密度的敏感性较低，主要因分裂分辨导致时延增加。
• 在密集网络中，DRG 的开销低于 flooding，因为基于距离的退避减少了传输。
• 在 ZOR 中使消息保持存活的机制（时间持久性）使随后进入该区域的节点也能投递。
• 在稀疏网络中，DRG 通过通过重传来提高开销以克服分裂，从而维持投递。
• 由于消息持久性将消息投递给晚进入者，DRG 的 PDR 可能超过 100%。