【車聯(lián)網(wǎng)容遲網(wǎng)絡路由優(yōu)化設計探究開題報告文獻綜述6200字】

PAGE0論文題目車聯(lián)網(wǎng)容遲網(wǎng)絡路由優(yōu)化設計研究支持論文研究的科研項目論文選題依據(jù)及文獻閱讀綜述（包括論文選題的意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析等，該部分不少于5000字）【論文選題的意義】車聯(lián)網(wǎng)作為智能交通系統(tǒng)的重要組成部分，主要為解決道路安全問題、提高交通效率、提供車載娛樂而提出，車聯(lián)網(wǎng)主要由具有無線通訊能力的車輛和路邊單元組成，其通訊模式主要分為：車間通訊、車輛到路邊單元、混合式三種，由于路邊單元部署所需的大量開銷，關于V2V模式下的車聯(lián)網(wǎng)路由成為了人們關注的熱點。車聯(lián)網(wǎng)比起移動自組織網(wǎng)絡，具有節(jié)點移動速度快，網(wǎng)絡拓撲頻繁變化，間歇性中斷連接等特性，尤其網(wǎng)絡中經(jīng)常出現(xiàn)網(wǎng)絡分割現(xiàn)象，上述特性使其與容遲網(wǎng)絡有很多共同的特點，于是有學者提出將“存儲一攜帶一轉(zhuǎn)發(fā)”的通訊模式應用到車聯(lián)網(wǎng)的路由中來，解決由于車輛稀疏或節(jié)點分布不均帶來的網(wǎng)絡分割現(xiàn)象。車載網(wǎng)絡作為物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)首先落地的項目，日益受到學術界和產(chǎn)業(yè)界的關注，其是一種移動開放式網(wǎng)絡，通過無線通信與信息處理等技術以實現(xiàn)車輛與車輛、車輛與路邊單元之間的通信，實現(xiàn)人、車、路(基礎設施)等要素的感知互動與資源共享，從而使得車載網(wǎng)絡在安全管理與智能服務等方面的應用能夠獲得保障?？梢灶A見，在物聯(lián)網(wǎng)大家庭中，車載網(wǎng)絡是最具有實用價值，且最有可能率先實現(xiàn)的應用領域，并正在改變著人們的出行方式，而路由算法是車載網(wǎng)絡應用技術研究的核心部分。本文對車聯(lián)網(wǎng)中的路由進行了詳細的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的車聯(lián)網(wǎng)中的容遲路由協(xié)議存在一定的缺陷，一般只能解決特定場景下的路由問題，缺乏對車聯(lián)網(wǎng)復雜網(wǎng)絡狀況的適應性，于是本文提出了一種新穎的車聯(lián)網(wǎng)容遲路由算法，算法首先通過對網(wǎng)絡連接性的判斷，將網(wǎng)絡分為連通模式和DTN模式，然后在不同的模式下，使用不同的度量進行最優(yōu)下一跳節(jié)點的選擇，最終希望可以適應網(wǎng)絡的復雜變化和不同狀態(tài)，從而進行高效的數(shù)據(jù)傳輸?！緡鴥?nèi)外研究現(xiàn)狀分析】一、國外研究現(xiàn)狀DTN作為未來互聯(lián)網(wǎng)絡發(fā)展的一個新方向，在環(huán)境監(jiān)測、交通管理、水下探測和發(fā)展中國家偏遠地區(qū)網(wǎng)絡基礎建設具有廣泛的應用前景和實用價值。DTN的路由方面的研究越來越受到國內(nèi)外學者的重視。FallK[1]表示延遲容忍網(wǎng)絡是一種應用于非持續(xù)性連接自組織網(wǎng)絡的體系結構，最早是用來解決星際網(wǎng)絡通信問題，主要目的是使星球與星球之間能進行信息傳輸。星際網(wǎng)絡中星體的遮擋，以及星球之間的長距離會導致消息傳輸時延增加，傳輸投遞率下降。接著，Akyildiz[2]表示現(xiàn)存的網(wǎng)絡協(xié)議將無法有效地完成信息傳輸工作，因此在設計使用于此類網(wǎng)絡的新協(xié)議時，還需要解決數(shù)據(jù)速率不對稱以及高出錯率等問題。研究人員Komnios[3]開始嘗試將IPN架構及其相應的技術運用到陸地上的挑戰(zhàn)網(wǎng)絡中，如用以解決發(fā)展中國家偏遠地區(qū)通信和Internet接入服務的鄉(xiāng)村信息網(wǎng)絡，用以監(jiān)測湖泊水質(zhì)和生物的水下傳感器網(wǎng)絡，還有用以監(jiān)測野生動物活動的野外追蹤網(wǎng)絡等。但是這些陸地上的挑戰(zhàn)網(wǎng)絡與IPN又有著不同的特點，IPN中節(jié)點部署在不同的星球，通信距離極遠，所以更強調(diào)節(jié)點之間連接的頻繁中斷。基于這類網(wǎng)絡特性，IRTF[4]定義了RFC4838標準和RFC5050標準，正式確立了DTNS研究領域，提出了DTNS的體系結構，DTNS隨之成為了移動網(wǎng)絡的研究熱點之一。目前，容遲網(wǎng)絡廣泛應用在移動車載容遲網(wǎng)絡和社交容遲網(wǎng)絡[5]。這兩類網(wǎng)絡是從容遲網(wǎng)絡發(fā)展而來的，主要解決車輛和車輛，人與人之間不存在端到端路徑，無法完成消息傳輸?shù)膯栴}，其本質(zhì)而言還是在容遲網(wǎng)絡特性上展開的研究。Vastardis[6]表示容遲網(wǎng)絡的研究是對其他網(wǎng)絡研究的基礎。容遲網(wǎng)絡中的許多問題都引發(fā)了人們巨大的興趣，如路由算法、移動模型、分布式存儲、網(wǎng)絡安全與合作等等，其中如何在無完整通信路徑的情況下，設計出一種高效的路由算法，將消息準確、快速地從源節(jié)點傳輸?shù)侥康墓?jié)點，是容遲網(wǎng)絡面臨的關鍵問題之一。面對機遇和挑戰(zhàn)，國外大批科研人員積極投身到關于VDTN的應用探索中。其中Kenney[7]項目旨在通過公共交通和相應的DTN協(xié)議構建農(nóng)村地區(qū)范圍內(nèi)的低成本互聯(lián)網(wǎng)信息亭，用以提供諸如電子郵件，網(wǎng)頁瀏覽，遠程醫(yī)療，作物價格及納稅信息等基礎服務。該項目通過將用戶應用程序關聯(lián)至對應的DTN協(xié)議，生成基于Bundle的數(shù)據(jù)單元并持久性存儲直到公共汽車經(jīng)過村莊，然后Bundle被傳送至公共汽車的DTN代理中并最終被運送到因特網(wǎng)網(wǎng)關。該系統(tǒng)的研制證明DTN協(xié)議可以利用周期性運動的公共汽車，為貧困地區(qū)提供經(jīng)濟有效的移動數(shù)據(jù)互聯(lián)互通服務。MaickeC.G.Paula[8]設計了一個類似真實VDTN的測試平臺，證明了VDTN的諸多特性以及其在安全服務方面的應用，測試了其對于不同環(huán)境的適用性并評估真實場景對于協(xié)議棧和服務的影響。SoaresVascoN.G.J[9]考慮了農(nóng)村場景下的連通性問題，研究了不同的移動模式和車輛密度對于VDTN網(wǎng)絡應用和路由協(xié)議的性能影響，從而為路由協(xié)議算法的設計和研究打下基礎。之后，該作者提出了一種名為GeoSpray的VDTN路由協(xié)議，它根據(jù)地理位置信息構建路由決策，并結合了多拷貝和單拷貝方案，在保證路徑可達的基礎上，極大程度地降低了冗余和開銷，充分利用可用的連通機會對有限的拷貝信息進行高效的投遞。Basu,Souvik等[10]基于Prophet路由協(xié)議提出了一種安全增強型的SAGE-PROPHET，由于災后救援行動基本上是以集體為單位的，屬于不同組別的救援人員在對等的基礎上將與其團隊相關的情景信息以多跳的形式傳遞到各自的救援營地?；诖?，作者參照救援人員的歷史行為，實現(xiàn)對特定救援群體的特定消息轉(zhuǎn)發(fā)，保證了救援的效率和消息的安全性。Mohamed.Ababou等[11]受螞蟻生活習性啟發(fā)，提出了一種名為AntProPHET的路由策略，它在Prophet路由策略的基礎上引入蟻群優(yōu)化算法，從而有效減少開銷。Psounis[12]等人依據(jù)真實車輛軌跡，提出了基于交通流理論的現(xiàn)實車輛移動模型，該模型考慮了道路拓撲，車速規(guī)則和路徑選擇，以此分析了模型本身對實際車輛行為模擬的接近程度。Guo[13]評估了由智能手機和公共交通系統(tǒng)組成的集成延遲容忍網(wǎng)絡的可行性，并針對網(wǎng)絡安全性保護提出了一種錯誤行為檢測系統(tǒng)MDS用以檢測攻擊者并保護混合網(wǎng)絡免受惡意干擾。EnWang等[14]基于sprayandwait路由算法提出了一種消息調(diào)度和丟棄策略，通過評估復制和刪除消息副本對傳輸率的影響來計算每條消息的優(yōu)先級。隨后，依照優(yōu)先級順序進行消息調(diào)度和丟棄。PengWang[15]基于Prophet提出了一種消除冗余的方法，該方法使用范圍內(nèi)傳播的確認消息從網(wǎng)絡中刪除過時數(shù)據(jù)，以減少消息累積對緩沖區(qū)空間的壓力，從而避免了陳舊消息大規(guī)模占用緩沖區(qū)，間接提高Prophet路由協(xié)議的性能。二、國內(nèi)研究現(xiàn)狀樊秀梅[16]在研究中指出容遲網(wǎng)絡(DTN)是一種在受限網(wǎng)絡環(huán)境中進行信息傳輸?shù)男滦途W(wǎng)絡結構體系。最初為星間通信而提出了容遲網(wǎng)絡的概念，隨后由互聯(lián)網(wǎng)研究任務組(IRTF以星際網(wǎng)絡研究組(IPNRG)為根基建立了容遲網(wǎng)絡研究組(DTNRG)來對DTN進行針對性的研究。肖明軍認為[17]DTN主要增加了一個位于應用層與下層之間的中間協(xié)議層一Bundle層，通過類似于E-mail的存儲轉(zhuǎn)發(fā)機制解決多種受限網(wǎng)絡中存在的間歇性連接、高抖動、長時延、傳輸信道非對稱以及誤碼率較高等問題。徐佳[18]表示在容遲網(wǎng)絡中節(jié)點經(jīng)常是移動的，根據(jù)節(jié)點移動的方式可以將路由方法分為兩大類:主動方法和被動方法。主動方法中，節(jié)點會依據(jù)一定的策略主動選擇自己的移動方式。而被動方法中，節(jié)點并不會為了提高通信的效能而改變其設定好的運動模式。李天南指出[19]容遲網(wǎng)絡中，路由算法最重要的目標是成功轉(zhuǎn)發(fā)消息。然而單拷貝路由算法在傳輸過程中只維持一份消息的報文，轉(zhuǎn)發(fā)難度較高。所以一般的單播路由算法都會使用一定的知識庫來提高消息轉(zhuǎn)發(fā)的成功率。但由于相關路徑的信息獲取難度的不同，譬如結構較為工整的衛(wèi)星網(wǎng)絡中，衛(wèi)星的運行軌道具有相當?shù)囊?guī)律性，可以較為準確地得到鏈路的建立情況等信息，而在一些移動軌跡不規(guī)則的網(wǎng)絡中，想要預測連接的信息需要利用一些特定的策略，如此便會增加算法的網(wǎng)絡開銷比。國內(nèi)的車載通信技術的研究起步較晚，但是卻被高度重視，車聯(lián)網(wǎng)在“十二五”規(guī)劃中被歸為物聯(lián)網(wǎng)十大重點領域之一，“十三五”期間，國家在政策上繼續(xù)給以大力支持，更多的研究力量和資金投入到車聯(lián)網(wǎng)領域的研究中。2009年為中國車聯(lián)網(wǎng)的技術元年，從2011年在中國蘭州舉辦的首屆中國車聯(lián)網(wǎng)大會，到2016年在北京舉辦的中國車聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新發(fā)展論壇，都標志著中國車聯(lián)網(wǎng)領域的發(fā)展與進步，同濟大學最早對不停車收費系統(tǒng)進行過研究，南京郵電大學的學者們也對基于地理信息的路由協(xié)議進行了分析29。國內(nèi)的研究大多為車聯(lián)網(wǎng)容遲網(wǎng)絡在專有領域的應有，基礎普適性的路由算法研究較欠缺。隨著5G的即將普及，物聯(lián)網(wǎng)將迎來大發(fā)展，車聯(lián)網(wǎng)容遲網(wǎng)絡的研究應該是一種基礎平臺式研究，能夠同時支撐多種應用，使得各種應用融合在同一個體系中，應用之間狀態(tài)能夠相互感知，這將有助于ITS的發(fā)展成熟。樊娜[20]指出除了政府機構對車聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展推動外，企業(yè)間的合作也在大力推動著其發(fā)展。國外廠商，如谷歌公司的AndroidAuto車載系統(tǒng)，實現(xiàn)將安卓系統(tǒng)移植到車載嵌入式設備上，為車載嵌入式設備提供強大的處理能力。寶馬公司研發(fā)的iDrive車載系統(tǒng)，主要應用于智能駕駛領域。國內(nèi)，福特、百度、高德三家公司合作研發(fā)SmartDeviceLink,旨在標準化和封裝車載環(huán)境中的應用接口，為移動應用程序開發(fā)人員和汽車控制單元開發(fā)者提供可擴展的軟件框架。這些企業(yè)間的合作取得的進展標志著車聯(lián)網(wǎng)正在逐步走向成熟，并衍生出很多具有高價值的應用。如今國內(nèi)外針對容遲網(wǎng)絡的研究主要集中在網(wǎng)絡體系結構、路由決策算法、緩存擁塞控制、安全保護策略等幾個方向。由于傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡以及AdHoc無線網(wǎng)絡協(xié)議無法應用于有著間斷性連接、高延時、大抖動、信道速率不對稱等鏈路特點的容遲網(wǎng)絡。同時，盡管車聯(lián)網(wǎng)容遲網(wǎng)絡路由長期以來取得快速發(fā)展，并取得一定成果。但是在應對復雜多變的交通環(huán)境，尤其是城市環(huán)境，現(xiàn)有的路由算法仍然存在不足，因此針對特定的城市環(huán)境，設計出符合其特性的車聯(lián)網(wǎng)容遲網(wǎng)絡路由協(xié)議仍有待進一步的研究。論文研究方案（包括研究目標、研究內(nèi)容和擬研究解決的關鍵問題、擬采取的研究方法、技術路線、實驗方案及可行性、可能的創(chuàng)新之處）【研究目標】對車聯(lián)網(wǎng)中的路由協(xié)議設計進行詳細的調(diào)研，對現(xiàn)有的路由進行分類總結之后，發(fā)現(xiàn)已有的協(xié)議大部分不是基于車輛密集，網(wǎng)絡連通的假設，就是針對稀疏環(huán)境的DTN類VANETs路由協(xié)議，同時針對兩種環(huán)境的路由協(xié)議研究較少，而城市中的交通情況又是十分復雜的，隨時間和地點的不同，車輛分布十分不均，所以需要一種能夠?qū)囕v環(huán)境(或網(wǎng)絡環(huán)境)進行判斷，同時能夠適應密集和稀疏環(huán)境的單播路由協(xié)議，從而最大化路由協(xié)議的性能?！狙芯績?nèi)容】首先介紹車聯(lián)網(wǎng)當前的研究背景和研究意義，以及本文動機和算法概要。接著介紹車聯(lián)網(wǎng)的架構、應用、特點和現(xiàn)存挑戰(zhàn)，并指出現(xiàn)有路由協(xié)議的分類和優(yōu)缺點，并全面的總結了路由的主要技術點。然后建立了車聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)模型，并提出了判斷網(wǎng)絡連接性的度量，兩跳節(jié)點度。再然后，提出容遲路由算法，以求對不同網(wǎng)絡環(huán)境的適應性。并且對提出的路由算法的性能進行對比驗證，并對結果進行分析。最后對全文進行了總結和回顧，提出算法的缺點、不足以及未來的改進方向?！緮M研究解決的關鍵問題】（1）建立車聯(lián)網(wǎng)的系統(tǒng)模型，并提出判斷網(wǎng)絡連接性的度量。（2）提出容遲路由算法，以求對不同網(wǎng)絡環(huán)境的適應性。（3）提出的路由算法的性能進行對比驗證?！緮M采用的研究方法】采用文獻研究、調(diào)研分析法和仿真對比法【技術路線】車聯(lián)網(wǎng)相關技術及研究現(xiàn)狀車聯(lián)網(wǎng)容遲路由算法設計車聯(lián)網(wǎng)相關技術及研究現(xiàn)狀車聯(lián)網(wǎng)容遲路由算法設計仿真和算法性能分析車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡模型確定【實驗方案及可行性】一、實驗方案（1）對容遲網(wǎng)絡下常見的路由算法的原理和優(yōu)劣勢做了詳細梳理。（2）設計路由算法RADI，同時構建仿真環(huán)境對算法進行實現(xiàn)和對比評估。（3）構建車聯(lián)網(wǎng)下的速度一密度模型，估算動態(tài)交通流的實時密度。二、可行性分析（1）本課題符合當前設的發(fā)展趨勢。對于熱點問題，有很強的研究價值和生命力，具有廣闊的創(chuàng)新空間，易形成創(chuàng)新成果。（2）車聯(lián)網(wǎng)作為智能交通系統(tǒng)的主要組成部分，可以為道路安全、交通管理、車載娛樂等各種應用帶來不可估量的好處，得到了各種組織機構、學術界、工業(yè)界的普遍關注。為了使車聯(lián)網(wǎng)發(fā)揮應有的作用，有很多問題需要解決，其中路由算法設計作為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的基礎，也成為了車聯(lián)網(wǎng)研究中的熱點問題?！究赡艿牡膭?chuàng)新之處】可能的創(chuàng)新之處在于對車聯(lián)網(wǎng)中的路由進行了詳細的調(diào)研，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的車聯(lián)網(wǎng)中的容遲路由協(xié)議存在一定的缺陷，一般只能解決特定場景下的路由問題，缺乏對車聯(lián)網(wǎng)復雜網(wǎng)絡狀況的適應性，于是本文提出了一種新穎的車聯(lián)網(wǎng)容遲路由算法，算法首先通過對網(wǎng)絡連接性的判斷，將網(wǎng)絡分為連通模式和DTN模式，然后在不同的模式下，使用不同的度量進行最優(yōu)下一跳節(jié)點的選擇，最終希望可以適應網(wǎng)絡的復雜變化和不同狀態(tài)，從而進行高效的數(shù)據(jù)傳輸?！菊n題開展的具體進展計劃如下】這次畢業(yè)設計工作共計22周，為了順利的完成畢業(yè)設計，保證畢業(yè)設計的質(zhì)量，對畢業(yè)設計工作的時間的安排如下：第一—二周：應在指導教師指導下，完成開題報告，并完成相關資料收集工作；第三—八周：初步完成論文的結構性框架，并完成前三章的論文撰寫工作；第九—十四周：繼續(xù)進行論文的撰寫，基本完成論文撰寫工作；第十五—十九周：全面完成撰寫畢業(yè)設計(論文)，并交指導教師批閱；第二十—二十二周：全面完善撰寫畢業(yè)設計(論文)，并完成畢業(yè)設計論文裝訂工作?！绢A期達到的目標、預期的研究成果】一、預期目標提出容遲路由算法，以求對不同網(wǎng)絡環(huán)境的適應性，并且對提出的路由算法的性能進行對比驗證，并對結果進行分析。二、預期成果（1）提交碩士論文一份；（2）公開發(fā)表學術論文1~2篇。【參考國內(nèi)外文獻情況】國內(nèi)文獻8篇，國外文獻23篇。主要文獻目錄：（不少于30篇，國外不少于10篇）FallK.Adelay-tolerantnetworkarchitectureforchallengedinternets[C].ProceedingsofACMSIGCOMM,Karlsruhe,Germany,2003:27-34.AkyildizIF,etal.InterplanetaryInternet:state-of-the-artandresearchchallenges[J].ComputerNetworks,2003,43:75一112.KomniosI,TsaoussidisV.CARPOOL:extendingfreeInternetaccessoverDTNinurbanenvironment[C].Proceedingsofthe2013ACMMobiComworkshoponLowestcostdenominatornetworkingforuniversalaccess,2013:21-24.IRTF.DelayTolerantNetworkingResearchGroup田B/OL]./dtnrg.2009.RamakrishnanB,SelviM,NishanthRB,etal.AnEmergencyMessageBroadcastingTechniqueUsingTransmissionPowerBasedClusteringAlgorithmforVehicularAdHocNetwork[J].WirelessPersonalCommunications,2017,94(4):3197-3216.VastardisN,YangK.MobileSocialNetworks:Architectures,SocialProperties,andKeyResearchChallenges[J].IEEECommunicationsSurveys&Tutorials,2013,15(3):1355一1371.Kenney,J.B.DedicatedShort-RangeCommunications(DSRC)StandardsintheUnitedStates[J].ProceedingsoftheIEEE,2011，99(7):1162一1182.PaulaMCG,IsentoJN,DiasJA,etal.Areal-worldVDTNtestbedforadvancedvehicularservicesandapplications[C]//2011IEEE16thInternationalWorkshoponComputerAidedModelingandDesignofCommunicationLinksandNetworks(CAMAD).IEEE,2011:16-20.SoaresVNGJ，RodriguesJJPC，F(xiàn)arahmandF.GeoSpray:Ageographicroutingprotocolforvehiculardelay-tolerantnetworks[J].InformationFusion,2014,15:102-113.BasuS,BhattacharjeeS,RoyS,etal.SAGE-PROPHET:asecurityaidedandgroupencounterbasedPROPHETroutingprotocolfordisseminationofpostdisastersituationaldata[C]//Proceedingsofthe2015InternationalConferenceonDistributedComputingandNetworking.ACM,2015:20.AbabouM,ElkouchR,BellafkihM,etal.AntProPHET:Anewroutingprotocolfordelaytolerantnetworks[C]//Proceedingsof2014MediterraneanMicrowaveSymposium(MMS2014).IEEE,2014:1-6.SpyropoulosT,PsounisK,RaghavendraCS.EfficientRoutinginIntermittentlyConnectedMobileNetworks:TheSingle-CopyC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