VANET网络中基于网络编码的数据传输协议

论文摘要

网络编码改变了中间传输节点传统的“接收-转发”模式,采用了新的“接收-编码-转发”模式,能有效提高网络性能。无线网络的物理层具有广播特性,可以很方便的使用网络编码技术。网络编码技术还可以有效提高无线网络的可靠性,因此网络编码在无线网络中得到了广泛的研究和应用。VANET（Vehicle Ad hoc NETwork）网络是由道路车辆和路边接入点构成的移动ad hoc网络,是一种可以实现车辆与车辆之间、车辆与接入点之间信息通信的无线网络。本文设计了一种VANET网络下基于网络编码的数据传输协议VNC（VANET Network Coding Protocol）,较好的解决了VANET网络下车辆节点数据传输效率不高的问题。VNC协议将网络编码技术与VANET网络的特点相结合,采用多种优化措施提高了协议的性能和自适应性。VNC协议借鉴了机会路由的思想,采用接入点组播的方式,随着车辆节点的移动情况更新接入点组播列表,提高了VANET网络中数据传输的效率。VNC协议采用限制广播的方式,将数据包广播通信的范围限制在两个活动接入点之间,降低了协议的开销。VNC采用了渐进式随机线性网络编码,在少量数据包到达后便开始编码,并随着数据包的持续到达逐步增加编码系数的长度,这种编码方式提高了目标节点的解码率,降低了端到端的传输延迟。最后,本文在NS2平台上实了VNC协议。分别设计了单播和组播的VANET车辆场景,通过仿真对VNC协议进行性能评价,和未采用网络编码机制的VFlood协议在吞吐率、投递率、延时和开销等协议性能上进行比较。仿真结果表明,VNC协议能很好地提升VANET网络中车辆节点的传输效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和选题动机
• 1.2 论文工作及安排
• 第二章 网络编码技术
• 2.1 网络编码的基本原理
• 2.2 网络编码的优势
• 2.2.1 网络编码对吞吐率的优化
• 2.2.2 网络编码对其他网络性能的影响
• 2.2.3 简化内容分发机制
• 2.3 线性网络编码
• 2.3.1 源节点
• 2.3.2 转发节点
• 2.3.3 目的节点
• 2.4 网络编码在VANET 网络中的应用
• 2.4.1 CodeTorrent
• 2.4.2 VANETCODE
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于网络编码的VANET 数据传输协议VNC 的设计
• 3.1 VNC 协议概述
• 3.2 VNC 协议网络编码部分
• 3.2.1 服务器节点
• 3.2.2 转发节点
• 3.2.3 目标节点
• 3.3 VNC 协议控制机制
• 3.3.1 数据传输会话的发起
• 3.3.2 组播列表更新
• 3.3.3 数据传输会话的结束
• 3.4 VNC 协议限制广播机制
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于网络编码的VANET 数据传输协议的仿真实现
• 4.1 VNC 协议格式
• 4.1.1 VNC 协议包头格式
• 4.1.2 VNC 协议节点编码缓存格式
• 4.2 VNC 协议框架
• 4.2.1 VNC 协议模块划分
• 4.2.2 VNC 协议主体函数
• 4.3 网络编码模块
• 4.3.1 网络编码整体流程
• 4.3.2 网络编码仿真实现
• 4.4 控制模块
• 4.4.1 控制部分仿真实现
• 4.4.2 限制广播部分仿真实现
• 4.5 本章小结
• 第五章 性能评价
• 5.1 场景描述
• 5.2 参数设定
• 5.3 评价指标
• 5.4 单播场景VNC 协议性能评价
• 5.4.1 高密度车辆环境仿真场景
• 5.4.2 低密度车辆环境仿真场景
• 5.5 广播播场景VNC 协议性能评价
• 5.5.1 车辆节点密度对协议性能的影响评测
• 5.5.2 车辆行驶速度对协议性能的影响评测
• 5.5.3 接入点间距对协议性能的影响评测
• 5.5.4 广播场景性能总体分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢