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车联网中基于SDN的RSU接入及数据分发研究
| 论文题名： | 车联网中基于SDN的RSU接入及数据分发研究 |
| 关键词： | 车联网;软件定义网络;RSU接入;数据分发 |
| 摘要： | 随着近年来车辆保有量的不断增长，互联网的服务质量不断提升，车联网被寄予更多的期待，包括事故信息的及时送达、非安全应用的多样化等。这些应用均对现有车联网架构及其网络性能提出了挑战。由于目前车联网中的基础设施 RSU（路边单元）自身覆盖范围有限，以及车联网网络架构固化导致了车联网的网络性能得不到改善，很难满足用户的多样化需求。例如在RSU接入方面，当车辆进入多个RSU重叠覆盖的区域时，车辆的无序竞争接入点将会导致RSU的负载失衡、吞吐量下降以及带宽利用率低等问题。在节点高速移动的场景比如高速公路，车辆在进行大流量数据传输时需要频繁的进行RSU切换。传统的数据分发方式在进行切换时会产生较大的通信时延，同时其他通信消耗也会随着切换次数的增加而增加。这些都是车联网目前所亟待解决的问题。 本文针对上述关于 RSU接入及数据分发的问题，采用了 SDN（软件定义网络）的技术优势进行互补。SDN是一项新兴网络技术，其核心思想是：将网络的控制面和数据面分离，以软件控制的方式实现对数据流向的掌控，从而改善现有网络架构在集中控制、系统化、可编程等方面的问题。本文首先构建了基于SDN技术的VANET架构。基于该架构，本文对车联网中RSU接入问题和数据分发问题进行了特别研究。在RSU接入方面，首先对OpenFlow协议进行了无线扩展；随后，通过引入公共汽车作为移动RSU以增加接入机会，构建了RSU接入选择的博弈模型；最后，运行演化博弈论模型得出使各车辆收益最大的接入策略。在数据分发方面，本文通过应用层开发了三大模块，内容管理、内容切割、内容预存，通过各模块的相互合作，使得车辆在高速公路上进行大流量数据传输时，能够减少RSU切换时带来的不必要通信开销。 以上方案均在OPNET和MATLAB仿真器中进行了验证。在RSU接入选择方面，相较于传统方案，本方案在RSU吞吐量提升、负载均衡、车辆后续进行RSU切换次数方面改善效果显著。在数据分发方面，通过对SDN上层应用的开发，使得车辆在进行大流量数据传输时总体传输时延减少，数据的重传率降低，同时RSU的预存成功率也在仿真中进行了模拟。经仿真及数据分析，SDN技术的集中控制、控制转发分离以及灵活的应用接口，确实在RSU接入和数据分发方面能够起到良好的改善效果，同时，也能改善车联网固化的网络架构，提升整体网络性能。本论文尚有不足之处，后续可以将研究场景复杂化，例如多RSU接入选择以及将在数据分发时考虑RSU重叠等情况。 |
| 作者： | 李娜 |
| 专业： | 电子与通信工程 |
| 导师： | 陈晨;杨波 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安电子科技大学 |
| 学位年度： | 2017 |
| 正文语种： | 中文 |
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