车载自组织网络(Vehicle Ad-hoc Network,VANET)是车联网的重要组成部分,在高速公路盲区(Dark Area,DA)应用VANET技术是实现道路无缝网络连接的关键方法。VANET环境下用户希望能随时随地便捷地接入互联网,这在高速公路环境下实现的难度较大,高速公路中车辆的高速移动易引发网络拓扑频繁切换、链路生存时间短暂等问题,设计高效的VANET路由协议对于优化高速盲区的数据转发、提高车辆间网络传输性能至关重要。本文主要研究VANET在高速公路场景下的应用,针对高速公路通信盲区中数据无法持续高效传输的问题,提出一种分簇结构下的基于网络传输延迟的改进AODV协议——TD＿AODV(Improved AODV Routing Protocol Based on Network Transmission Delay),研究的主要内容包括:首先,从物理层连通角度研究VANET中的数据传输。物理层连通是实现VANET数据传输的基本要求,为评估高速公路场景下VANET的连通性,基于平均车间距离分布函数并考虑最小安全距离、信道环境等因素,建立单车道环境下的连通概率分析模型。仿真结果表明了VANET连通性与车辆单跳通信半径、路段车辆密度等因素的关系,同时对单车道车间通信的最佳连通条件进行了理论预测。其次,从网络层协议角度对传统协议进行改进设计,在网络层改善数据传输性能。针对高速公路网络间歇性连通引发的数据转发效率低等问题,在车间通信中引入分簇思想。同时,考虑传统AODV路由协议应用于高速公路VANET的不适性,以及分簇结构中车间消息传输对时延的需求,提出一种分簇结构下基于网络传输延迟改进的TD＿AODV协议来规划数据的转发路径。改进后协议通过在簇头应用排队论模型估算簇内的转发性能,将所得簇内转发延迟作为簇间链路的权重,并运用Dijkstra算法得出到达目的节点所在簇的最短延迟路径进行数据转发。最后,基于OPNET仿真平台分别在不同车辆数目、不同车辆速度下对TD＿AODV协议进行仿真,并与传统AODV协议进行比较,通过仿真结果对比分析两种协议的网络性能。仿真表明,改进后协议的分组投递率、传输延迟等性能均得到有效改善。