基于NDN的车联网信息传输路由机制研究

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车联网是实现智能交通系统的关键部分,它旨在车与车、车与路边基础设施甚至车与其他任何事物之间形成网络,从而为车辆安全、无人驾驶、交通协同管理提供更高效、更智能的信息传输。它与传统网络的显著不同在于网络节点的高移动性,服务的主体为信息内容服务,内容共享需求突出。可见,车联网应用关注的核心是信息内容,而不是信息存储的物理位置,而传统网络是为在节点间进行端到端的信息交换而设计的,如在信息传输中节点地址发生变化就会中断传输;况且车辆的高移动性,使被车辆携带的内容的移动性管理变得极其困难。面对未来智能交通高效、可靠、大规模的数据请求与分发,传统网络的信息数据传输机制在动态性和扩展性等方面面临严重的技术挑战。围绕着以信息为中心的思想,命名数据网络(Named Data Networking,NDN)应运而生,为车联网带来了新的解决方案。本文首先研究了 NDN的系统架构,以及与车联网结合的现状,阐述了其在车联网中路由转发策略设计的挑战。然后,针对当前车联自组织网络(VehicularAd-hoc Network,VANET)中基于NDN的数据路由广播风暴严重和链路频繁断裂的问题,提出了一种适用于城市环境的基于地理位置信息的路由转发策略,策略采用基于定时器的延时转发机制控制广播风暴,并用角度路由记录方法指导信息数据包的返回。其次,进一步全面分析VANET中影响数据路由转发性能的节点选择因素,针对上述提出的基于地理位置信息的路由转发策略,综合考虑距离、信号强度和移动相关性等因素,提出了一种基于模糊逻辑算法的数据转发策略,使得转发过程更加稳定、可靠。本文所有的策略均在仿真平台ndnSIM上进行测试。结果表明,在VANET的车与车通信场景中,本文所提出的路由转发策略与NDN默认转发策略以及现在常用的基于定时器的转发策略相比,在兴趣满足率、平均跳数、平均时延和平均转发次数上都有显著的优化,整个网络的性能有很大的提升。
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