车辆自组织网络(Vehicular Ad Hoc Network, VANET),简称车联网,作为一种由汽车组成的数据互动网络,已经在交通安全、信息分发、社交娱乐等众多应用领域中崭露头角,并且深受通信厂商,汽车厂商以及服务提供商的追捧。由于车联网具有巨大的市场前景和经济效益,其发展一直持续被学术界和工业界所关注,而汽车也将顺势成为第三大互联网载体。在车联网的大背景下,并结合国家自然科学基金面上项目“面向实际场景和用户体验的车辆自组织网络关键技术研究”,本论文开展了一系列研究工作,旨在提出一种应用于城市场景中的高效可靠的路由协议,为车联网技术标准化的推进贡献一份力量。本选题是车联网技术中的热点研究问题,数据端到端的传输离不开路由技术,而且在车联网应用日益丰富,对网络技术要求越来越高的情况下,高效可靠的路由协议的支持显得尤为重要,所以本课题具有一定的实际意义和研究价值。VANET虽然是从一般的移动自组织网络(Mobile Ad Hoc Network, MANET)中发展而来,但是不同于一般的MANET, VANET中的节点是高移动的汽车,从而所组成的网络拓扑也是高动态变化的。而传统的MANET中节点移动速度不高,就路由技术而言,大多是采用基于拓扑的路由协议来进行数据包分组的传输。基于拓扑的路由比较适合于网络拓扑变化不大的场景。在VANE T运用较多的主流的路由协议是基于地理位置的路由,即网络中的节点不维持全局路由表,而是只保存周围的一跳邻居节点的地理位置等信息,有分组需要传输时,每个节点独立在邻居节点中寻找下一跳中继节点。基于地理位置的路由能够较好地适应VANET的高动态网络拓扑。后来,为了适应城市场景,学术界又提出了基于交叉口的路由,这类路由本质上也是基于地理位置的,只不过在基于交叉口的路由中,数据分组在进行长距离端到端投递时,优先选择位于交叉口处的节点,这样使得分组的路由路径更合理。本论文研究的具体对象是车联网当中基于交叉口的路由问题。现有的基于交叉口的路由有着如下问题：(1)在路口处,负责转发的节点在选择路段时仅仅考虑了距离和车辆密度参量,事实上,对分组成功投递影响很大的是网络的连通性；(2)连通性的衡量不容易。本文提出了一种随机车流模型,并根据交通规律设计参数,从物理连通性的角度将该模型等效为一个排队服务系统,根据排队论等理论基础,在给定的假设条件下,推导出了单向道路上平均车间距的分布函数,以及平均车间距、车辆通信范围对网络连通性的影响,并给出了数值结果。根据该结果,我们又设计出了一种新的连通性感知路由(Connectivity-Sensed Routing, CSR),该路由算法充分考虑了路段连通性的因素对选路的影响,同时又兼顾了与之非耦合的距离参量。并通过系统级的网络仿真验证了所提出的CSR算法的性能,以可接受的网络开销为代价,CSR在分组平均网络投递率和网络吞吐量性能方面,比现有的基于交叉口的路由算法性能要高出10%-30%。在未来的研究工作中,车流模型仍然可以再进一步优化并改进,未来将扩展至双向车道并加入交叉口的建模。另外,论文中关于基础设施的假设未来可以考虑利用5G(下一代移动通信)中的微型基站来实现。