基于软件定义的车载网络路由协议研究

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1、学校代码10530学号201510171859分类号TP391密级公开.硕士学位论文基于软件定义的车载网络路由协议研究学位申请人李委洪指导教师李哲涛教授学院名称信息工程学院学科专业电子与通信工程研究方向无线传感器网络二〇一八年五月二十八日ResearchofRoutingProtocolinSoftwareDefined-basedVehicularAdHocNetworksCandidateLiWeihongSupervisorLiZhetaoCollegeCollegeofInformationEngineeringProgramElectronicalandCommun

2、icationEngineeringDegreeMasterdegreeUniversityXiangtanUniversityDateMay,28th,2018摘要在车载自组织网络VANET（VehicularAdHocNetworks,本文中简称：车载网络）中，车辆之间通过无线技术进行互相连接。在现实中，车辆在道路中的位置会不断变化，因此车载网络的网络拓扑结构具有变化迅速以及不可预测的特性。车载网络中所具有的多跳路径、车辆快速移动性、网络规模大等特征，使得设计高性能的车载网络路由协议极具挑战性。软件定义车载网络结合软件定义网络技术与车载网络，通过将车辆网络设备的数据平面与

3、控制平面分离，控制逻辑集中到控制器上，能够获得全局网络信息，并作出全局最优的决策，从而提高网络资源利用率。本文首先介绍了传统车载网络与软件定义车载网络之间的差别、软件定义车载网络的特征与优势；以及车载网络中的一些经典路由协议的工作原理、特点和不足。然后，本文结合软件定义车载网络架构的特征，提出了一种基于地图的软件定义车载网络路由协议MBSDR（Map-basedSoftwareDefinedRoutingProtocol）。路由设计主要包含信息收集及路由请求、数据最优转发路径选择、数据转发策略和路由修复机制四个部分。信息收集及路由请求阐述了软件定义车载网络中，控制器对网络信息

4、的收集过程以及节点的路由请求过程；数据最优转发路径选择，结合丰富的地图信息（如路口位置、道路位置和道路长度信息等）及车辆的移动信息，选择出一条连通性好且长度最优的数据转发路径；在数据的转发策略上，由于车载网络中数据在路口改变方向转发时容易受到建筑物的影响，将转发策略分为了路段转发和路口转发两种不同策略，此外，为了减少路口转发的影响，简化了路径中的路口序列；路由修复机制是当链路连接提前失效时的一种路由修复过程。最后，通过仿真实验，在不同的节点数量、最大速度限制和数据发送速率条件下，仿真结果分析得知，MBSDR在数据分组投递率和平均端到端时延性能指标上都优于DSDV、AODV和G

5、PCR路由协议。关键词：车载网络；软件定义网络；基于地图；路由协议IAbstractVehicularAd-hocNetwork(VANET)isasystemofvehiclesthatbeingconnectedwitheachotherbywirelesstechnologies.Usuallythevehiclesaremovingwithveryhighspeeds,thusthetopologyisunpredictableandfrequentlychanging.VANETs’characteristics,suchasmulti-hoppaths,vehic

6、lemobilityandlargenetworksizemakethedesignofroutingprotocolsamajorchallenging.TheSDVN(thesoftwaredefinedVehicularAd-hocNetwork)integratesSDNandVANET.Byseparatingthedataplaneandthecontrolplaneofthenetworkdevicesofthevehicles,centralizingthecontrollogiconthecentralizedcontroller,itcanusethegl

7、obalnetworkinformationtomaketheoptimalpolicy,whichimprovesnetworkresourceutilization.First,thedifferencesbetweenthetraditionalVANETandtheSDVN,thecharacteristicsandadvantagesofSDVNaredescribedinthispaper.Wealsodescribetheoperationalprinciples,characterist