检索结果-内蒙古大学图书馆

计算机学报 2019年第2期42卷 252-265页

作者：陶军施书静冯富琴高扬东南大学教育部计算机网络和信息集成重点实验室南京210096 江苏省计算机网络重点实验室南京210096 东南大学网络空间安全学院南京210096

物联网通过物体、传感设备与网络的关联来实现物体自动、实时的识别、定位、追踪和监控,并触发相关事件.面对持续采集或到达的数据流,物联网的移动终端间需要进行大量的数据交互.在节点缓存空间有限的条件下,合理的节点缓存管理机制可... 详细信息

物联网通过物体、传感设备与网络的关联来实现物体自动、实时的识别、定位、追踪和监控,并触发相关事件.面对持续采集或到达的数据流,物联网的移动终端间需要进行大量的数据交互.在节点缓存空间有限的条件下,合理的节点缓存管理机制可以在提高消息投递成功率的同时减少网络开销、降低终端能耗.然而,现有缓存管理机制都是从消息队列特征或静态属性方面展开研究,忽视了节点的位置、移动方向等特征,从而导致消息在网络中无方向性的扩散;或虽考虑了节点移动特征,但集中于时间维度,且对节点间相遇规律做了诸多假设,如节点间相遇服从独立同分布等,这些都限制了算法的实际应用场景.考虑到物联网中节点移动的空间规律性,该文在研究节点移动模型的基础上提出了节点位置信息驱动的终端缓存管理机制.在消息目的位置已知的情况下,该机制根据节点在随机移动模型和车载移动模型两种场景下位置和方向的移动特征,结合节点对网络态势的感知,分别计算消息的优先级;依据该优先级,设计节点间进行数据交换时的消息调度策略及节点缓存空间不足时的消息丢弃策略;并通过对移动方式随机(如人和动物的随机移动)和移动方式受限(如城市道路中车辆移动)两种场景的仿真结果分析,评估算法的性能表现.仿真实验表明,相比于Drop Oldest(DO)等传统缓存管理策略,该文提出的缓存管理机制在不同缓存大小和不同程度网络拥塞的情况下体现出较高的性能优势,并在提升消息投递率的同时保持了较低的平均时延、网络负载率和平均跳数.

关键词：物联网缓存管理随机移动模型车载移动模型

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延迟容忍网络中移动模型驱动的终端缓存管理机制的研究

延迟容忍网络中移动模型驱动的终端缓存管理机制的研究

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作者：冯富琴东南大学

学位级别：硕士

延迟容忍网络(Delay Tolerant Network,DTN)具有间歇性连接、拓扑频繁割裂、资源受限、节点密度稀疏和移动性等特征,这导致其很难在消息发送者和接受者之间实时维持一条端到端通路。消息传递通常采用“存储-携带-转发”的路由模式使得... 详细信息

延迟容忍网络(Delay Tolerant Network,DTN)具有间歇性连接、拓扑频繁割裂、资源受限、节点密度稀疏和移动性等特征,这导致其很难在消息发送者和接受者之间实时维持一条端到端通路。消息传递通常采用“存储-携带-转发”的路由模式使得消息要长时间停留在节点缓存内。对DTN而言,如何合理有效地管理节点的缓存空间,设计高效、实用的缓存管理策略,对提高网络中消息的投递成功率、减少网络开销等是很重要的。此外,网络中节点在不规则的运动,所以研究节点的移动模型可以更好地有针对性地设计出具有较低延迟和较高资源利用率的缓存管理机制。因此,本文将主要对DTN中移动模型驱动的缓存管理机制进行研究。通过考察不同移动模型的特征,即随机移动模型和车载移动模型,结合消息的生存时间和网络中副本数量等属性,本文主要从移动模型特征、缓存丢弃策略和缓存调度策略三个方面展开研究,具体内容如下:1)对随机移动模型进行分析,探索节点的移动特征,结合节点的全局网络知识,在此基础上计算消息的权重值,设计消息的优先级公式,最后提出随机移动模型驱动的缓存管理机制。2)结合车载移动模型的特点,利用节点自由度不高、有建筑障碍等特性,设计一个细粒度的车载移动模型驱动的缓存管理机制,通过给消息设置优先级来实现缓存管理机制。其中丢弃策略是首先丢弃优先级最低的消息,调度策略是指首先将消息按照从高到低的顺序排列,然后依次进行转发,从而提高延迟容忍网络的性能。3)对提出的两种基于移动模型驱动的缓存管理机制进行仿真实验,在不同的移动场景下,运用不同的路由策略和实验数据,验证本文提出的缓存管理机制在消息投递率、平均时延、网络负载率和平均跳数方面的性能。

关键词：延迟容忍网络(DTN) 缓存管理随机移动模型车载移动模型

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面向移动性的VANET网络性能评估

面向移动性的VANET网络性能评估

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作者：谭菲吉林大学

学位级别：硕士

VANET(Vehicular Ad-hoc Network,VANET)技术是智能交通系统(Intelligent Transport System,ITS)的重要组成部分,具有深远的研究意义。VANET是由实际交通环境中车辆内通信的车载单元(On Board Unit,OBU)、地面通信的基础设施(Road Side Unit,RSU)、Internet中的网络控制系统以及其他无线接入设备所构成的移动自组织网络。VANET在保证行车安全、提高交通效率、增强通信娱乐等方面有巨大应用价值。车辆移动性给VANET带来许多的重要特征,面向移动性的VANET研究是突破性能瓶颈的重要方向。车辆高速移动导致通信节点移动速度快,网络拓扑变化快,通信链路持续时间短,链路频繁连接和断开。车辆行驶所在的道路情况限制了节点移动的轨迹、速度、起停等,也就是移动场景造成的节点移动受限。由于车辆是驾驶员操纵的,车辆行驶受到前车影响,加之前述移动受限因素,节点移动一方面可以预测,一方面也体现出复杂的人类行为。车辆移动带来的影响还包括周围复杂环境的快速变化,这意味着无线信道受到外界不断变化的干扰。真实交通环境远远比模型描述的复杂地多,车辆移动性方面的更多特征有待挖掘。VANET网络性能评估和调节优化一直是领域的研究热点,但深入考察车辆移动性特征的研究较少。研究周期性信标的生成率对广播接收性能的影响,可以为基于信标生成率的拥塞控制提供理论依据。以节点发送功率为自变量,分组接收率为因变量的经验模型能为动态功率控制调节网络性能提供经验参考。考察不同相对速度下竞争窗口的最优值是为了寻找合适的竞争窗口动态调整策略。研究RSU分布情况对网络性能影响是为节省资源的同时平衡网络性能。但这一领域的研究仍待深入,仿真场景不够真实、因素考虑片面是存在的不足。面向车辆移动性的网络性能评估方面的研究较少,多止步于对车载移动模型的有限研究。基于以上原因,本文提出四个节点移动受限的因素:车道数、交通灯策略、街区大小和道路限速。建立真实城市交通移动场景,通过多个仿真实验考察各个移动受限因素对VANET网络性能的影响,分析得出节点移动受限因素影响VANET网络性能的规律性结论。为了更有针对性地对节点移动受限因素进行考察,先实验考察节点密度和分组发送量两个因素对网络性能的影响程度。结果表明节点密度在有限范围内增加可有效提升分组投递率,分组投递率和时延都随分组成速率增加而急剧下降。节点移动受限实验中,节点数较多的场景中(600辆车在2000?2000m范围内),移动受限因素对VANET网络性能影响有以下表现:车道数多的场景下分组投递率更大;红灯时长影响拥堵程度,用停滞节点数表示拥堵程度,分组投递率和停滞节点数呈负相关;街区大小(也代表路段长度)与分组投递率有正相关关系;由于城市交通中车辆的跟驰行为,分组投递率几乎不受道路限速影响,更多受到节点密度影响。本文面向车辆移动性,提出四个节点移动受限因素,对VANET网络性能评估的研究结果可为VANET网络性能优化及发展方向提供技术与理论参考。

关键词： VANET 网络性能车载移动模型车辆移动性移动受限

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车辆行驶模型及信息优先接入研究

车辆行驶模型及信息优先接入研究

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作者：孟富东南京邮电大学

学位级别：硕士

在车载自组织网络(Vehicular Ad-Hoc Network,VANET)中,连通性是网络存在的前提条件,也是网络数据传输的基础,能够保证消息的单播或广播传输,而车辆的移动性会直接影响到车载自组织网络的连通性,形成不同的网络拓扑结构,进而影响对传输... 详细信息

在车载自组织网络(Vehicular Ad-Hoc Network,VANET)中,连通性是网络存在的前提条件,也是网络数据传输的基础,能够保证消息的单播或广播传输,而车辆的移动性会直接影响到车载自组织网络的连通性,形成不同的网络拓扑结构,进而影响对传输时延、丢包率等网络性能指标的测量和评估。此外,在车辆密度较高的区域,当车辆同时发送消息时,共享无线信道极易造成拥塞,因此实现消息有序传输并确保安全消息的优先信道接入也是一大难题。本文针对VANET车载移动模型、网络连通性以及信息优先接入存在的相关问题展开深入研究,主要工作和创新体现在以下三个方面:(1)研究高速公路场景中车辆移动对网络连通率的影响程度,首先基于流体力学理论对高速公路中的交通流进行建模,然后对车辆的全连通概率进行了普适性的公式推导,分析了出口匝道附近各路段区间的交通流变化及其对车辆全连通概率的影响,最后给出了不同外部到达率下实现VANET网络全连通的最小通信半径。数据分析结果表明本文提出的连通率公式与实际情况相符并且可以指导VANET的实际部署。(2)针对仿真VANET的过程中,如何反映出道路交通流的真实性问题,设计了一种具有避让行为的车载移动模型来模拟实际道路中的交通流。首先按照选择移动模型的依据将IDM＿LC模型确定为后续研究的基础模型,然后针对IDM＿LC模型的不足设计了一种具有避让行为的移动模型,使得普通车辆遇到紧急车辆时能够主动减速或提前变道避让,确保紧急车辆前方畅通无阻,最后基于网络模拟器NS-3搭建仿真环境,验证该模型的可行性。仿真结果表明本文设计的模型相比于IDM＿LC模型更加符合实际情况并且能够有效缩短紧急车辆的行驶时间。(3)针对VANET中如何实现消息快速有序传输的问题,设计了一种动态数据优先级分配策略。该算法结合消息的动态因素、静态因素以及长度大小为其分配优先级,并且该优先级能够随着时间的推移和传输范围的扩大而不断减小,从而将消息的传播限制在有效的时空范围之内以减少频谱资源浪费。数值分析结果表明本文设计的优先级分配机制可以根据消息的紧急程度和传输需求为其分配合理的优先级,并保证安全类消息的优先信道接入。

关键词：车载自组织网络连通性车载移动模型主动避让动态优先级分配

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