车联网将先进的通信技术应用于交通系统,利用车车、车路、路路通信,为用户提供了安全、便利和娱乐等多类型服务,因而受到各界的广泛关注、推动了智能交通系统的快速发展。在车联网众多技术中,路由技术负责为分组寻找从源节点到目的节点的传输路径,对车联网性能有着重要影响。当前车联网中使用最广泛的是地理路由技术。这种技术利用GPS、hello算法和地理位置服务系统分别收集本节点、邻节点和目的节点的位置信息,并基于本地存储的节点位置信息进行独立的路由判决。地理路由不需要路由的建立和维护过程,因而更适用于高动态的车联网环境。然而,当前车联网中的地理路由技术多是针对二维平面场景设计。但实际的车联网环境包括了桥梁、隧道等三维场景。三维场景的存在造成车联网中节点分布由平面转为多层分布结构;三维场景对无线信号的遮挡影响了节点的无线传输范围和通信模型;三维场景的特殊层次结构导致现有车联网中面向二维平面场景设计的移动模型、系统模型均不再适用。节点分布、传输范围、移动模型和系统模型的变化,直接导致车联网中现有地理路由技术在三维环境下性能下降。针对这一问题,本文以车联网中地理路由技术为核心、以三维场景为关注点,首先提取并分析车联网中的典型场景及相关特征,建立车联网三维场景基本分析模型;在此基础上,针对邻节点位置获取精度和开销的折中问题,分析并设计自适应的hello算法;在车联网的典型场景中,利用随机分析方法研究现有地理路由技术的性能;基于分析结论,提出面向三维场景的地理路由解决方案。本文的主要研究和贡献包含以下四个方向:(1)车联网三维场景的分析模型方向。针对现有模型不适用于车联网三维场景的问题,分析、提取车联网基本场景特征,在此基础上建立车联网三维场景基本分析模型。特别地,利用随机分析方法,推导出道路宽度特征对车联网路由性能的影响,并给出其可忽略门限,从而建立基本道路模型;利用户外传输实验,揭示三维场景中道路层特征对无线传输范围的影响及其严重性,从而建立基本通信模型;基于VanetMobiSim平台设计并搭建车联网面向三维场景的事故驱动移动模型。(2)车联网中邻节点位置发现方向。针对现有hello算法在高动态的车联网环境下不能自适应的调整邻节点列表精确性和开销间的折中问题,利用随机分析手段,推导影响邻节点列表精确性的关键因素(即hello消息的发送间隔和超时时间)与本地邻节点列表变化率的关系表达式;基于推导结果,提出基于本地邻节点信息的自适应hello方法,利用已获取的信息(即本地邻节点列表的变化率),自适应地调整本节点的hello发送间隔和超时时间,以适应网络的动态变化;利用NS-2.34网络仿真平台仿真实现所提出的hello算法和三个对比算法,结果证明所提hello算法对邻节点列表精确性和开销间的处理更适用于车联网环境。(3)车联网三维场景现有地理路由性能分析方向。基于所提出的车联网基本场景,即二维单车道、二维多车道和三维多车道场景,利用更新理论和所建立的基本分析模型分析现有地理路由性能;证明地理路由的多跳步进长度间的相关性,并给出多跳路由步进长度间可近似独立无关的充分条件;基于证明结论,计算地理路由在三种基本场景下的路由长度相关的度量参数;讨论三维场景对地理路由影响,并给出设计建议。(4)面向车联网三维场景的地理路由技术设计方向。针对现有地理路由技术在三维场景中跳数增大、投递率降低的问题,基于更新理论分析现有路由性能下降原因,基于此提出面向三维场景的地理路由技术。特殊地,设计新的网络连通性评估方法以应对三维场景中交叉路口路由问题;设计贪婪机会转发策略,通过提高同层邻节点的转发概率以保证在三维直行道路上路由的性能。所设计的网络层和系统级仿真结果均显示所提出的路由技术在跳数和投递率方面性能优于现有地理路由技术。