本文選題：車載自組織網(wǎng)絡　切入點：機會網(wǎng)絡　出處：《國防科學技術大學》2014年博士論文

【摘要】：車載自組織網(wǎng)絡是構建智能交通系統(tǒng)的主要載體,同時也是未來“智慧城市”等概念的重要組成部分。傳統(tǒng)意義上,車載自組織網(wǎng)絡指的是車輛間形成的短距離無線Ad Hoc網(wǎng)絡。然而受車輛移動性強、無線通信環(huán)境復雜等因素影響,車載終端難以維持穩(wěn)定的通信鏈路。這使得車載自組織網(wǎng)絡在通信能力、傳輸距離等方面受到嚴重制約,也限制了其業(yè)務支持能力和應用范圍。針對此問題,在車載自組織網(wǎng)絡中使用機會傳輸機制可以實現(xiàn)一種不依賴于網(wǎng)絡拓撲信息、更為靈活、適應性更強的通信模式,以滿足各種狀況下的信息交換需求。機會傳輸機制以“攜帶-存儲-轉發(fā)”的方式,利用移動節(jié)點之間的近距離接觸機會傳輸數(shù)據(jù),不要求網(wǎng)絡中存在實時連通的端到端路徑。相比于傳統(tǒng)的Ad Hoc網(wǎng)絡,它能更好地滿足快速移動環(huán)境下的數(shù)據(jù)傳輸需求,因而受到學術界和研究人員的廣泛關注。機會傳輸?shù)谋举|是以延遲換取網(wǎng)絡容量,它的傳輸延遲高,傳輸成功率也難以保證。為了提高傳輸成功率、降低延遲水平,可以采用復制擴散的方式進行多副本消息傳輸,但這種方式增加了傳輸開銷。本文針對車輛節(jié)點移動速度快、存儲和運算能力強的特點,著眼于提高傳輸?shù)某晒β�、降低傳輸延遲和存儲開銷,從機會傳輸中繼節(jié)點的不確定性、節(jié)點聯(lián)系機會特征、節(jié)點移動特征,以及基站部署策略對機會傳輸延遲的影響等方面,對車載自組織網(wǎng)絡中機會傳輸機制的部分關鍵技術進行深入研究。論文的主要貢獻包括:一、針對機會傳輸延遲受所選擇的中繼節(jié)點影響的特點,提出中繼節(jié)點不確定性的概念及其量化描述指標“延遲降低比例”(DRR)和“有益中繼比例”(GRR),在此基礎上建立多跳中繼轉發(fā)收益概率分析模型。在基于實際車輛軌跡數(shù)據(jù)集,分析了兩跳機會傳輸相對于直接轉發(fā)延遲的DRR和GRR指標變化特征,得出如下結論:(i)在直接轉發(fā)延遲較小的情況下,使用中繼轉發(fā)不能降低傳輸延遲;(ii)使用多副本能夠極大降低傳輸延遲。借助多跳中繼轉發(fā)的收益概率模型,對三種不同形式的機會多跳傳輸下跳數(shù)與延遲收益進行分析,得出最大收益跳數(shù)的表達式,并用通過仿真實驗對該模型的理論結果進行了驗證。二、提出了基于歷史聯(lián)系記錄的RED機會傳輸算法。設計了機會傳輸中繼節(jié)點判斷指標RED,該指標利用更新過程理論預測節(jié)點間的剩余相遇時間,能夠比常用的平均聯(lián)系間隔時間(MICT)指標更準確地判斷出有益中繼節(jié)點。提出帶閾值的中繼判斷策略,通過設置合理判斷閾值,能夠更準確地找出有益中繼節(jié)點,且這些節(jié)點能更有效地降低傳輸延遲。仿真實驗表明,據(jù)此設計的單副本機會轉發(fā)算法RED-FMR和多副本機會轉發(fā)算法RED-SW比典型的SprayWait、Max Prop算法具有更好的綜合傳輸性能。三、挖掘利用車輛節(jié)點在城市環(huán)境中的移動覆蓋特征設計了機會轉發(fā)算法MCCF。針對車輛節(jié)點在地理區(qū)域訪問特征方面存在的模糊社團關系,建立基于移動覆蓋特征矩陣的相似性判別模型,并針對特征空間過大的問題提出了特征指標提取和壓縮算法。以相似度指標為判據(jù)設計多副本機會傳輸算法MCCF,該算法結合了中繼轉發(fā)和復制擴散兩種傳播方式,一方面能夠使消息迅速傳播到與目標節(jié)點相似的范圍內(nèi),另一方面通過動態(tài)調整算法參數(shù)可以使消息擴散控制在有限的范圍內(nèi)。四、提出面向車載自組織網(wǎng)絡機會傳輸?shù)幕静渴疬x址模型和LW算法。針對車載自組織網(wǎng)絡包含基礎設施的網(wǎng)絡結構特征,分析了依靠不同主體的熱點區(qū)域進行消息中繼的延遲性能,得出利用目標節(jié)點的熱點區(qū)域輔助機會傳輸可以獲得相對更好的延遲性能;借助平面局部重心的思想,建立面向車載自組織網(wǎng)絡機會傳輸?shù)幕静渴疬x址模型,提出可配置的選址算法LW,通過控制算法參數(shù)和限制條件,該算法可以輸出均勻和非均勻的多種基站部署選址方案。本文針對車載自組織網(wǎng)絡中機會傳輸機制部分關鍵問題的研究,有助于解決車載自組織網(wǎng)絡大范圍、遠距離的數(shù)據(jù)傳輸問題,為實現(xiàn)其上的多樣化應用和服務提供技術支撐。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：國防科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：U495;TN929.5

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本文編號：1693930