一种用于ITS中安全应用的高效广播协议（OVB-CAST）的设计与实现

论文摘要

随着车辆的普及和移动Ad Hoc网络技术的不断发展,车辆自组网（VANET,Vehicle Ad Hoc Network）逐渐成为新兴的研究领域,同时智能交通系统（ITS,Intelligent Transport System）也已经成为世界交通领域的热门话题。IEEE 802.11p（又称WAVE,Wireless Access in the Vehicular Environment）是一种新兴的用于ITS系统当中的无线通信协议。相对于传统的无线通信协议,WAVE能够在高速移动的车辆之间提供稳定的通讯服务,而且它的最高传输速率可以达到27Mbps,传输范围达1000米。在ITS的各种各样应用当中,旨在提高道路交通安全性的安全应用程序（Safety Application）是最基础最重要的一种应用。这类应用程序主要使用多跳的广播来传播警告信息,因为它们的目标经常是一群节点而不是单个的节点。若能将WAVE和交通安全应用程序有机地结合起来,将会对整个ITS的行业产生良好的推动效果,并且也能给车辆驾驶员带来更高的安全保障。为此,本文提出了按需虚拟骨干网广播协议（OVB-CAST,On-demand VirtualBackbone Broadcast Protocol）。该协议是基于WAVE架构的一款为ITS的安全应用程序服务的广播协议,它不仅能够有效地消除广播风暴,并且能够在低延时的前提下将广播信息尽可能地传达给所有的目的节点,除此之外它还具有负载平衡的功能。在对NCTUns仿真器进行了深入了解的前提下,本文利用NCTUns所提供的API,根据NCTUns中定义的协议模块的基本架构,开发了一个全新的协议模块来实现OVB-CAST协议。最后,先通过在NCTUns仿真平台上对一个简单的场景的仿真证明了本文所实现的OVB-CAST协议的正确性,接着提出了一套协议性能评估标准,通过与泛洪机制（Flood）在仿真场景下的比较,证明了OVB-CAST协议的高效性和对ITS安全应用程序的适用性。

论文目录

• 论文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 背景概述
• 1.2 软件开发平台简介
• 1.3 研究意义与主要工作
• 1.4 论文章节安排
• 第二章 ITS中安全应用的技术背景
• 2.1 VANET
• 2.2 WAVE协议
• 2.3 支持安全应用的广播技术
• 2.4 ITS中一些常见的安全应用程序
• 第三章 对仿真器NCTUns的研究
• 3.1 NCTUns的背景
• 3.2 NCTUns的特色
• 3.3 内核重进入理论和离散事件仿真机制
• 3.4 NCTUns的系统架构
• 3.5 NCTUns的使用方法
• 第四章 OVB-CAST原理
• 4.1 OVB-CAST的设计目标
• 4.2 协议运行的前置条件
• 4.3 虚拟骨干网的运行与维护
• 4.4 OVB-CAST的适用性
• 第五章 在 NCTUns环境下对 OVB-CAST协议的实现
• 5.1 在NCTUns中WAVE协议栈的实现
• 5.2 OVB-CAST报文格式
• 5.3 OVB-CAST运行逻辑的实现
• 5.4 实现中所遇到的问题与解决方法
• 第六章 通过仿真测试 OVB-CAST
• 6.1 测试目标
• 6.2 协议性能评估标准
• 6.3 测试场景
• 6.4 仿真测试结果与分析
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 附录
• 参考文献
• 致谢