VANETs中基于QoS保证的分布式快速切换方案研究

摘要

随着智能交通、智慧城市等新概念的提出，使得车载自组网（Vehiclar Ad Hoc Networks，VANETs）成为当前研究的热点。VANETs作为一种特殊的移动自组织网络（Mobile Ad Hoc Networks，MANETs），其节点移动速度快、通信链路持续时间短、拓扑变化迅速等特点对移动切换技术提出了新的挑战。传统适用于MANETs的切换技术直接应用于VANETs环境并不能达到很好的切换效果，给驾乘人员带来较差的网络体验，阻碍了VANETs的市场渗透。本研究对VANETs的现有切换技术进行对比分析，总结现有切换技术的不足，并设计进一步降低切换时延和提升QoS水平的切换管理协议。本文的主要工作如下：
　　1．在总结和分析现有的VANETs切换管理协议的基础上，深入研究后发现现有切换技术在切换时延方面并不能满足VANETs快速切换的要求，影响行车安全，存在进一步缩短切换时延的空间。因此针对VANETs在城市道路车流量大的情况下，车辆在不同的路边基站之间频繁的进行上下文切换，导致切换管理协议切换时延过长的问题，提出了一种基于移动网关机制的NEMO增强型快速切换方案，该方案采用代理移动路由在3G/WiMAX通信域的切换触发其它802.11p通信域内的车辆发生切换的方法，以达到宏切换与微切换相结合的目的，从而实现批量的快速切换。
　　2．鉴于绝大多数切换管理协议采用预先注册的方法，在特定场景下受迟滞机制的影响，现有VANETs切换管理协议存在重复数据干扰的问题，从而导致QoS水平降低，本文在深入分析数据重复传输问题产生原因的基础上，提出了一种基于延缓激活机制的防干扰切换技术，该技术方案的基本思想是利用IPv6双向可达性检测机制，使基站能够获取信道切换的准确时刻，在恰当的时机激活新的绑定更新消息，保证下一基站不会过早的进行数据缓存。
　　3．利用NS-2仿真工具对上述1和2中的方案进行网络仿真实验，验证所提技术方法的正确性与可行性，分析实验结果并将其与现有切换技术方案在切换时延和QoS水平方面进行对比，证明所提方案的有效性。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 国内外研究进展

1.3 本文的主要工作

1.4 本文组织结构

第二章 VANETs切换技术

2.1 VANETs简介

2.2 移动IPv6基本技术

2.3 VANETs现有切换技术

2.4 本章小结

第三章 基于移动网关机制的NEMO增强型切换方案

3.1 NEMO移动路由功能扩展

3.2 快速切换中的切换模式分析

3.3 基于代理移动路由的网络模型和数据转发

3.4 移动网关机制下的快速切换模式

3.5 性能分析

3.6 本章小结

第四章 基于延缓激活机制的防干扰切换技术

4.1 切换过程中的预先注册方案

4.2 重复数据干扰模型

4.3 避免重复数据干扰的延缓激活机制

4.4 协议通信顺序进程

4.5 本章小结

第五章 实验仿真与分析

5.1 NS-2仿真工具简介

5.2 仿真环境搭建

5.3 仿真结果分析

5.4 本章小节

第六章 总结与展望

6.1 论文总结

6.2 研究展望

参考文献

致谢

硕士在读期间完成的论文、专利