软件定义车联网的数据转发机制

针对现有车联网（VANET）中数据转发效率低的问题,提出了软件定义网络（SDN）的数据转发机制。首先,设计了软件定义车联网的分层次网络模型,该模型由局部控制器和车辆组成,实现控制与数据转发分离,具有可扩展性、独行性等特点;其次,设计了车辆路由转发机制,该机制采用动态规划和二分搜索的方法,以实现高效的数据转发;最后,通过仿真验证,对比无线自组网按需平面距离向量路由（AODV）、目的节点序列距离矢量路由（DSDV）、动态源路由（DSR）和最优链路状态路由（OLSR）算法,所提的数据转发机制在传递成功比上提高大约100%,而端到端延迟时间降低大约20%。实验结果表明,软件定义车联网的数据转发机制能够提高路由转发效率、减小延迟。     

基于命名数据网络的车载自组织网络数据分发机制

车载自组织网络（VANET）是一个高度动态的通信网络,设计稳定的数据分发机制是一个很大的挑战。将关注数据内容的命名数据网络（NDN）应用于车载自组织网络中,能有效缓解网络拓扑频繁变化所带来的问题。首先,优化命名数据网络的消息类型和数据结构;然后,结合车载自组织网络的特性,提出根据路段建立路由的方式,减少数据分发的开销。仿真实验结果表明,所提出的基于命名数据网络的车载自组织网络数据分发机制与应用于车载自组织网络数据分发的传统命名数据网络算法对比,数据转发平均命中率（AHR）提高大约53个百分点,平均转发次数减少大约0.4。因此提出的基于命名数据网络的车联网数据分发机制,采用新的路由方式,能够提高数据分发效率。     

一种软件定义车载自组织网络的QoS路由算法

车载自组织网络（VANET）是由移动车辆节点组成的移动自组织网络（MANET）,其不依赖基础设施即可建立通信链路实现通信。由于车辆的高机动性和无线通信资源的限制,VANET难以保障车辆业务的服务质量（QoS）。针对该问题,引入软件定义网络（SDN）,提出一种适用于软件定义车载自组织网络（SDN-VANET）的多约束QoS路由算法。利用SDN控制转发分离的优势保障各业务的QoS,SDN控制器会根据车辆业务的截止日期对业务实现顺序调度,并基于蛙跳算法设计自适应中继节点选择算法（AH-SFLA）,SDN控制器根据QoS指标和全局拓扑信息计算数据在传输链路上的适度值,以此为基准搜索优化路径。在此基础上设置备选链路机制和QoS资源消耗阈值共同实现路由维护,减少网络故障发生的概率。联合Mininet-wifi和SUMO搭建SDN-VANET环境,并将AH-SFLA路由算法与IGA、IICSFLA进行对比验证分析。实验结果表明,与IGA和IICSFL相比,AH-SFLA在平均端到端延迟指标上分别提高了57.74%和46.6%,丢包率平均降低了29.9%和18.6%,标准化路由开销提升了36.93%和27.2%,能有效保证VANET中的QoS。     

软件定义的内容中心网络的多域分段路由机制*

为提高软件定义的内容中心网络(SD-CCN)分域多控制器架构中的路由传输效率,减轻控制器的负载压力,设计了软件定义的内容中心网络的多域分段路由机制(MDSR)。将基于内容名称的路由查找在控制平面执行,数据平面转化为基于节点标签的路由查找,上行链路经过的每个域的控制器选取最优路径并下发分段标签序列引导各自的域内路由,通过跨域节点对域标签的识别实现域间路由中继,从而以少量控制信息实现对上行链路的整体控制。仿真结果表明,本路由机制相比于随机转发等传统路由机制提高了缓存命中率,降低了平均请求时延及平均路由跳数。     

协议无关的数据中心网络源路由机制研究

传统数据中心网络已经不能满足当前大规模网络和云计算架构的需求, 传统数据中心网络的路由策略会导致转发单元的臃肿; 同时当规模增大时传统网络中的拓扑管理策略也不再适用. 协议无感知转发技术是软件定义网络中转发平面的一种创新技术. 本文结合源路由和协议无感知转发技术, 提出两种数据中心网络的关键技术: 首先, 设计一种协议无关的源路由机制, 从而简化转发单元; 其次, 提出一种主机和控制器间协作的拓扑管理算法, 从而减少探测包的冗余. 最后, 本文在数据中心网络中实现了以上技术, 实验结果表明本文提出的源路由机制可以有效降低转发单元的流表规模, 拓扑管理策略可以极大地减少探测包的冗余.     

基于地理和交通信息的VANET路由协议设计

车联网VANET（Vehicular Ad Hoc Networks）是移动Ad hoc网络运用的一种新趋势,本文将道路交通信息和车辆移动位置预测等信息引入到路由选择策略中,从而对路由机制进行改进。通过仿真评估指出,新的路由协议具有更高的数据递交率及信息交换速度,更适合城市场景下车辆运动时的应用。     

城市车联网中基于路径权值的路由算法

有效的数据传输是车联网(vehicular Ad Hoc networks,VANETs)应用的基本要求,为此,针对VANETs城市场景,提出基于路径权值的路由算法PWRA(path weight based routing algorithm)。从可用路径中选择最可靠的路径,利用网关车辆辅助不同路段间的连通;利用路径连通寿命、平均邻居数以及路径跳数3个参数估计路径权值,选择权值最大的路径传输数据包。仿真结果表明,相比基于贪婪边界转发路由GPSR(greedy perimeter stateless routing)和按需距离矢量路由(Ad Hoc on demand distance vector routing,AODV),PWRA算法的数据包传输率、端到端传输时延性能得到了有效提高。     

软件定义车联网中缓存辅助的NOMA功率分配方案研究

由于对丰富多媒体服务的需求日益增长,车联网需要提供海量的设备连接以满足高频谱效率和低延迟的需求。软件定义网络（SDN）、缓存和非正交多址接入（NOMA）被认为是有效解决这些关键挑战的潜在技术。针对软件定义车联网,提出了一种缓存辅助的NOMA功率分配方案。首先,针对车联网中车辆总是处于高速运动状态的特点,提出了一种新的簇头选择算法,到达的道路交通将借助SDN进行预测,实现自适应车辆分簇。其次,引入了缓存辅助的NOMA方案,每个车辆在文件缓存阶段使用NOMA原理缓存和请求文件。再次,针对双Nakagami-m衰落条件下的两个簇头车辆通信场景,提出了一种最优功率分配策略,将优化问题公式化为找到每辆车的最佳功率曲线,从而最大化地在每辆车上成功解码目标文件的概率。最后,数值仿真和理论分析表明,所提缓存辅助NOMA功率分配方案,性能明显优于传统的NOMA和缓存辅助的OMA。     

基于路径探索的车载自组网贪婪路由算法

为了提高城市中车辆间信息的传输效率，实现车辆间的信息共享，针对目前车载自组网（VANET）中基于地理位置转发的多跳单播路由算法没有考虑城市场景的特殊性，不能很好地适应城市中车辆的高度动态性，使车辆之间的数据包可能在错误的路径上传播，造成丢包率较高、时延较长的问题，提出了一种新的基于路径探索的贪婪路由算法。首先，以数据包传输时延为标准，运用人工蜂群算法对数字地图规划出的多条路由路径进行探索。其次，优化数据包在车辆之间的多跳转发方式。仿真结果表明，与贪婪周边无状态路由（GPSR）协议和最大持续时间最小角的GPSR（MM-GPSR）改进算法比较，在最好情况下，所提算法的数据包到达率分别提高了13.81%和9.64%，而该算法的数据包平均端到端时延分别降低了61.91%和27.28%。     

能耗自选演进机制的延迟容忍网络路由算法

为了提高延迟容忍网络中数据投递过程节点能耗管理效率、改善数据在网络中的转发效率等,本文引入节点间能耗博弈模型,进而提出了一种基于能耗自选演进机制的延迟容忍网络路由算法（Efficient Routing Mechanism for Delay Tolerant Network based on Energy Consumption Strategy）,根据泛洪路由策略设计数据投递机制,数据在网络中转发时,节点依据自身能量剩余状态制定相应的投递操作,对首先将数据投递至目的节点的中间节点予以一个单位的奖励,利用节点策略博弈模型选取合理的数据投递操作,以此改善节点转发数据能量消耗,从而提高数据投递能量管理效率,并提高数据转发效率.仿真验证表明：所提算法与对照算法相比在数据投递率、传输时延、网络开销等性能指标上表现出较好效果.     

基于车流信息的车载自组织网络路由协议*

车载自组织网络(VANET)具有高移动性和间歇连通性,而且拓扑变化频繁,特别是在事故或交通堵塞的时候,因此,采用了携带并转发的方式,即移动车辆携带数据直到遇见有可转发的车辆。与现有携带并转发的解决方法不同,本文采用分布式实时估计各路段延时的方法。基于对各路段延时的估计,车辆就能计算车低延时的路由路径,然后提出了分布式实时数据流统计辅助的路由协议(DRTAR)来转发数据。实验结果显示,提出的DRTAR协议性能优于其他算法。     

延迟评估的车载自组织网络数据传输协议

车载自组织网络(VANET)作为一种新的自组织网络,可以极大提高驾驶安全性和交通运输的效率。由于车辆行驶导致的快速拓扑变化,使得设计高效的数据传输协议在车载自组织网络研究中成为挑战。分析了车辆自组织网络的特征,在道路统计信息的基础上,依据不同车辆的行驶方向,提出了一种新的基于延迟评估的车载自组织网络数据传输协议(DEF)。模拟实验证明提出的协议比现有协议具有更低的平均传输延迟。     

VANET中一种基于概率转发的AODV路由协议

泛洪被作为实现广播通信的最简单的技术,广泛应用于车联网VANET(vehicular Ad Hoc network)路由.然而,由于VANET中节点的快速移动以及网络拓扑动态变化,简单的泛洪容易导致大量的冗余数据包,并引发广播风暴.为此,以典型的按需式距离矢量路由协议AODV (Ad Hoc on-demand distance vector)为基础,提出基于概率转发的AODV路由协议,记为AODV_P.AODV_P协议利用概率转发机制替代AODV中的泛洪.节点利用距离、密度信息计算转发概率,并依据转发概率设置计时器.计时器时间越短,成为下一跳转发节点的可能性越大.仿真结果表明,提出的AODV_P能够有效降低冗余数据包,缓解广播风暴问题.与AODV协议相比,AODV_P在传输时延、数据包传输率方面得到了有效提高.     

VANET环境下基于历史行为的消息路由方案

通过分析车用自组织网络(VANET)在道路交通领域中的应用现状,根据VANET的特点及其消息传输过程中面临的挑战,针对以往算法较难准确进行空间建模并较少考虑社会行为的规律性特征的问题,提出了一种基于车辆历史行为统计的消息路由方案——HBSR,具体分为计算车辆之间的连通性的节点连通算法,计算源节点和目的节点间可达时段数的拓扑重叠算法,选择消息转发路径的路径选择算法和丢包策略四部分。通过在ONE仿真平台上将其和一些典型的路由算法进行比较,实验证明HBSR方案能够更有效地在VANET中找到消息转发路径,在送达时延明显降低的同时交付率有显著提高,并且表现相对稳定。     

基于LD预测的车载自组网下一跳选择算法

在高速移动环境中,车载自组网的下一跳节点选择算法存在高丢包率的问题。为此,在贪婪算法的基础上,通过预测车辆节点的链路持续时间(LD)和数据发送时延,提出一种改进的下一跳节点选择算法。其中,转发节点根据邻居节点和自身的相对速度,预测该节点和当前节点间的链路持续时间,选择其值不小于待发数据的发送时延的邻居节点作为下一跳节点。仿真实验结果表明,改进算法可以明显降低贪婪算法的丢包率。     

车载Ad Hoc网络中基于移动网关的数据传输

由于车载Ad hoc网络拓扑的动态变化及车载节点的快速移动,应用现有传输方法在其上进行Internet接入点向移动车辆(Infrastructure-to-Vehicle,I2V)数据传输时成功率较低,而且传输延迟高、延迟抖动大.为了解决这一问题,文中利用公交车路线固定、运行特征可预测、节点及线路分布稠密等特性,将公交车作为移动网关(Mobile Gateway,MG),提出了一种新的基于MG转发的I2V数据传输方法(Mobile Gateway based Forwarding,MGF).文中首先将公路网模型化为状态-空间图,再运用马尔可夫决策方法建立了一种基于MG转发的I2V数据传输优化模型,然后通过对模型求解得出I2V数据传输的最优转发决策,最优转发决策指的就是每个状态下对应的最优动作序列,最后在目的车辆行驶轨迹上选取满足传输成功率阈值,并使I2V传输延迟最小的路口节点作为数据包与目的车辆的最优汇聚节点,即目标节点.应用MGF方法,MG节点将以最优概率转发序列向目标节点转发数据包.文中利用模拟平台对MGF方法的传输性能进行了评估,结果表明该方法在满足传输成功率阈值前提下,能够获得最小传输延迟期望.理论分析同样也证明了该方法的有效性.     

一种高斯-马尔科夫模型下的车辆位置管理策略

在车载自组网VANET中,节点的高移动性使得网络的拓扑结构频繁变化。随着节点数目的增加,网络的开销迅速增大,直接影响到网络的可扩展性。为此,将位置管理的策略引入VANET网络中,以达到减少网络开销的目的。在高斯-马尔科夫移动模型的基础下,提出了一种新的位置管理策略,实现车辆在低开销下的可靠通信。通过仿真比较,验证其在性能上具有更好的可扩展性。