基于NDN网络的V2X通信转发与缓存策略研究

作     者：谢小明 

作者单位：北京邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓钢

授予年度：2016年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 0838[工学-公安技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：车联网 命名数据网 数据转发 缓存策略 

摘      要：随着交通运输和汽车工业的快速发展,交通拥堵、安全驾驶等问题备受关注。车联网(VehicularAdHoc Network,VANETs)通过车辆与车辆、车辆与路边单元及车辆与Internet之间的通信,给现代交通赋予了新的定义。在基于IP的车联网中,由于节点的移动性高,网络拓扑变化快,易造成通信链路的间歇性断裂,存在明显的缺陷。命名数据网络(Named Data Networking,NDN),采用命名数据代替IP地址,不关心主机位置,其数据的缓存特性与多源性的特性,在车联网中具有明显优势。但现存的NDN缓存与转发策略考虑的场景过于单一,没有全面考虑车辆节点的移动性与无线广播特性,不能充分发挥其优势。本文在车联网中,融合命名数据网络架构,针对车联网中数据的特殊性,兼顾车联网中通信的有效性、高效性要求,设计在车联网环境中的NDN数据转发与内容缓存策略。在数据转发方面,本文根据车联网中数据的特点,设计了一种机会主义与概率主义相结合的混合转发策略,辅助数据重传与确认机制,保证车联网的网络性能。在仿真中,本文将车辆运动模型模拟器SUMO(Simulation of Urban Mobility)与离散事件仿真器 NS-3 相结合,模拟在高速公路场景下的本算法的转发性能。结果表明:本文所提混合转发算法相比IP网络和R-NDN,网络开销更低,同时取得更低的端到端延时。在缓存策略方面,相比在有线环境下的缓存策略有较大不同,缓存决策会发生在Data包广播路径覆盖的所有节点上,本文考虑到有限的缓存容量和无限缓存内容之间的矛盾,利用无线信道的广播特性,优化网络中缓存内容的分布,提出一种分布式缓存策略。在同等条件下,相比传统的普遍缓存方案,本算法降低了节点请求的平均跳数,提高了数据的命中率。