【摘要】：車載自組織網(wǎng)絡(luò)(Vehicular Ad-hoc Network,VANET)是以車輛為主體的無中心自組織多跳網(wǎng)絡(luò)。VANET因其特有的屬性,例如網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的高速移動,網(wǎng)絡(luò)拓撲的實時動態(tài)變化,不穩(wěn)定的無線通信,以及節(jié)點自組織形成網(wǎng)絡(luò)等,使得傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)體系面臨著新的挑戰(zhàn)。本文主要研究ICN(Information-Centric Networking)體系架構(gòu)下基于緩存協(xié)作的VANET路由算法。首先,結(jié)合VANET和NDN(Named Data Networking),提出了VANET中基于NDN的分布式虛擬緩存協(xié)作算法(Distributed Cooperative Virtual Caching Algorithm Based on NDN in VANET,DCVCA),旨在提高網(wǎng)絡(luò)中緩存內(nèi)容的多樣性以及緩存節(jié)點平均命中率。根據(jù)移動性對節(jié)點進行分簇組網(wǎng),為了動態(tài)平衡網(wǎng)絡(luò)中的緩存內(nèi)容的密度,分別進行了簇內(nèi)協(xié)作以及簇間協(xié)作。在簇內(nèi)協(xié)作策略中,簇頭將簇成員節(jié)點的空閑緩存空間作為自身的虛擬緩存空間,根據(jù)內(nèi)容的緩存價值以及簇成員的緩存空間級別進行協(xié)作存儲,避免簇內(nèi)內(nèi)容冗余,并保證簇頭中存儲著較為熱門的內(nèi)容。簇間協(xié)作策略中,在內(nèi)容的返回路徑上,中間簇頭節(jié)點根據(jù)內(nèi)容的緩存價值、當前節(jié)點到上一個內(nèi)容緩存節(jié)點的距離以及簇內(nèi)節(jié)點移動性計算得出緩存概率,并根據(jù)緩存概率進行內(nèi)容緩存決策,以達到網(wǎng)絡(luò)中內(nèi)容緩存的合理分布。其次,本文針對VANET特性,提出VANET中基于協(xié)作緩存的跨層貪婪路由算法(Cross-layer Greedy Routing Algorithm Based on Cooperative Caching in VANET,CGRA),旨在提高數(shù)據(jù)傳輸效率,有目的性地進行Interest包分發(fā)和Data包傳輸,降低網(wǎng)絡(luò)中的通信開銷。在路由決策過程中,從兩方面進行考量選擇最優(yōu)的下一跳轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點,一方面是節(jié)點的運動參數(shù),另一方面是通信參數(shù)。利用運動參數(shù)篩選出可靠的鄰居節(jié)點集,同時通過通信參數(shù)選出低負載、且通信穩(wěn)定的下一跳節(jié)點,本文跨層結(jié)合了MAC層緩存隊列平均長度以及數(shù)據(jù)平均重傳次數(shù)。同時,為降低Interest包分發(fā)以及Data包返回時帶來的時延和額外的通信開銷,改進了FIB(Forwarding Information Base)表,結(jié)合了緩存在網(wǎng)絡(luò)中的位置,使得數(shù)據(jù)包的傳輸更具有目的性,有效降低了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)跳數(shù)的同時,也兼顧了網(wǎng)絡(luò)中的通信開銷。最后,針對NDN緩存協(xié)作中的性能指標(緩存平均命中率、平均命中跳數(shù))和路由算法中的性能指標(緩存平均命中率、平均命中跳數(shù)、緩存命中冗余度、數(shù)據(jù)平均轉(zhuǎn)發(fā)跳數(shù)),通過計算機仿真驗證基于緩存協(xié)作的VANET跨層貪婪路由機制的有效性。仿真結(jié)果表明其緩存協(xié)作能力明顯優(yōu)于文獻[19]中的算法,而其路由能力優(yōu)于傳統(tǒng)的NDN路由算法。
【圖文】：

現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的信息交互，從而達到駕駛預(yù)警、路況預(yù)警、車輛輔助駕駛、娛樂等應(yīng)用邐ａ逡逑目的。逡逑如圖１－１所示，ＶＡＮＥＴ主要可以分為三類：（１）僅限于一定通信范圍內(nèi)的車輛逡逑節(jié)點之間，無基礎(chǔ)設(shè)施的車輛一車輛網(wǎng)絡(luò)（Ｖ２Ｖ）邋；邐（２）車輛節(jié)點與道路通信設(shè)施逡逑組成的車輛一基礎(chǔ)設(shè)施通信網(wǎng)絡(luò)（Ｖ２Ｉ）邋；邐（３）邋Ｖ２Ｖ與Ｖ２Ｉ組成的混合網(wǎng)絡(luò)。逡逑Ｖ２Ｖ完全由一定通信范圍內(nèi)的相鄰車輛節(jié)點組成，無需任何基礎(chǔ)設(shè)施的支持，逡逑不需要固定信息接入點，組網(wǎng)靈活方便。但是由于車輛節(jié)點的高速移動致使拓撲實邐Ｉ逡逑時動態(tài)變化，從而會產(chǎn)生通信連接間斷的問題，信息不能有效實時地傳送。逡逑Ｖ２Ｉ針對車輛與道路輔助通信設(shè)施之間的信息交互，Ｖ２Ｉ通信系統(tǒng)的設(shè)想主要是逡逑為了支持方便的應(yīng)用，包括個人通信，移動辦公，遠程信息處理，基于位置的信息逡逑等，車輛節(jié)點通常作為終端節(jié)點與其它網(wǎng)絡(luò)節(jié)點連接。但因為這種組網(wǎng)方式需要大逡逑量基礎(chǔ)設(shè)施的部署

Ｆｉｇ．邋１－２邋ＴＣＰ／ＩＰ邋ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ邋ａｎｄ邋ＮＤＮ邋ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ逡逑（１）內(nèi)容命名逡逑ＮＤＮ網(wǎng)絡(luò)以數(shù)據(jù)內(nèi)容為中心，如圖１－３所示，采用了類似于資源標識符（Ｕｎｉｆｏｒｍ逡逑ｅｓｏｕｒｃｅ邋Ｌｏｃａｔｏｒ，ＵＲＬ）的命名機制對內(nèi)容進行層次化命名，使內(nèi)容具有組織結(jié)構(gòu)逡逑點，并用內(nèi)容命名替代傳統(tǒng)ＴＣＰ／ＩＰ網(wǎng)絡(luò)中的１Ｐ地址作為“沙漏”模型中的“細逡逑”，從而進行內(nèi)容的查詢、獲取、轉(zhuǎn)發(fā)以及路由任務(wù)。同時，，內(nèi)容命名長度不受逡逑，有效解決了邋ＴＣＰ／ＩＰ網(wǎng)絡(luò)中ＩＰｖ４地址資源緊張的問題。逡逑基本名稱邐標記符逡逑Ｉ邐ＩＩ邐Ｉ逡逑命名格式邋／ｂａｉｄｕ．邋ｃｏｍ／ｖｉｄｅｏｓ／Ｔｉｔａｎｉｃ．邋ｒａｐ４／＿Ｖ＜ｔｉｍｅｓｔａｍｐ＞／＿ｓｌ逡逑Ｉ邐１１邐ＩＩ邐ＩＬ邐ＩＬＪ逡逑全局組織名邐內(nèi)容類型邐內(nèi)容名稱邐版本時間邐分段信圖卜３邋ＮＤＮ分層命名格式逡逑Ｆｉｇ．邋１－３邋ＮＤＮ邋ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ邋ｎａｍｉｎｇ邋ｆｏｒｍａｔ逡逑（２）以內(nèi)容為中心的安全策略逡逑
【學位授予單位】：福建師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：U463.6

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本文編號：2705342