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通勤车乘客网络无缝接入的一种实用方法研究

作　者: Md Mahbubur Rasheed（纳什）
导　师: 彭军
学　校: 中南大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 通勤网车载网络 WIMAX 无缝接入 DSRC
分类号: TN929.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 9次
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内容摘要

摘要：每天数以亿计的人使用公共交通旅行。乘客在旅途中上网往往受限于移动网络的接入。然而,移动终端的大量使用,用户对带宽的需求和无线频谱的有限性限制了蜂窝通信基础设施的发展。尽管最新的3G和4G蜂窝网络可在一定程度上解决这一问题,然而由于搭建价格昂贵,导致现有网络的升级十分缓慢。此外,3G和4G蜂窝网络技术在基站和用户终端都需要大量的能量,而用户终端由于尺寸的限制往往能量有限,为解决这一问题并实现网络互连,采用一个新的方案来代替蜂窝网络成为一个新的趋势。在公共交通中建立的基础设备和网络,可以用来满足旅客对移动互联网的需求。本文提出一种全新的异构网络框架乘客网,采用公共交通基础设施和网络,来实现旅客互联上网。乘客往利用固定路由和公共交通往返规律的优点。由于公共交通并不受限于电力,它可以作为移动网关将用户终端和互联网连接起来。用户终端利用基于NFC的交通网络接入或从蜂窝网络切换至乘客网。公共交通网络中可以设置固定网关和移动网关,固定网关即公交站、火车站、地铁站,而移动网关指公交车、列车、地铁。用户终端利用WiFi(802.11)协议通过固定网关或移动网关连接到互联网。移动网关通过WIMAX(802.16)和DSRC(802.11p)实现与英特网的互联。而静态网关可直接通过电缆连接至互联网。和传统的蜂窝无线通信相比,这一框架显著地减少了能量消耗,提高了数据传输速率并实现了和终端的无缝连接。乘客网通过典型网络通信系统WiFi(802.11)来连接交通工具内部的移动网关,WiFi (802.11)广泛地应用于大多数中断设备。另一方面,移动网关通过一些特定的网络连接到互联网网关,这些网络消耗更少的能量,但提供更快的网速,比如WIMAX网络和多跳无线网络。本文讨论了乘客网的架构以及不同层次的互联网连接方案,然后利用仿真对不同解决方案的系统性能进行评估。通过乘客网和蜂窝网的比较,证明了乘客网能耗更低、网速更快。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
Table of contents  7-9
1 Introduction  9-17
  1.1 Issues with the available network usage on mobility  9-10
    1.1.1 Increasing number of commuters and commuting time  9
    1.1.2 Popularity of smart devices  9-10
    1.1.3 Popularity of mobile broadband  10
    1.1.4 Connectivity option for the future devices  10
  1.2 Obstacles in using mobile Internet  10-13
    1.2.1 Mobile devices are limited by power  10-11
    1.2.2 Power hungry base stations  11-12
    1.2.3 Expensive data  12-13
    1.2.4 Limited connectivity options on the go  13
  1.3 Related works  13-16
  1.4 Contribution  16
  1.5 Organization structure  16-17
2 Heterogeneous network model of Communet  17-27
  2.1 Communet network model  17
  2.2 Design consideration for Communet  17-19
  2.3 Network elements in Communet  19-25
    2.3.1 Commuter's network enabled devices as End user device  20-21
    2.3.2 Public transport as Mobile/Static gateway  21-24
    2.3.3 Internet gateway at the center of Communet design  24-25
  2.4 User authentication in Communet through NFC enabled devices  25-26
    2.4.1 Importance of authentication in Communet  25
    2.4.2 Authentication through Near Field Communication(NFC)  25-26
  2.5 Summary  26-27
3 Implementation of Communet architecture  27-49
  3.1 Communication options for Communet network elements  27-28
  3.2 Wireless connectivity options  28-43
    3.2.1 Cellular network  28-35
    3.2.2 Wireless LAN  35-38
    3.2.3 Wimax  38-41
    3.2.4 DSRC (802.11p)  41-42
    3.2.5 Comparison among the wireless communication technologies  42-43
  3.3 Network architecture of Communet  43-47
    3.3.1 Communication model and assumptions  43-44
    3.3.2 Communication between End user device and gateways  44-46
    3.3.3 Communication among the gateways  46-47
  3.4 Simulation and result analysis  47-48
  3.5 Summary  48-49
4 Connection initiation and authentication using NFC  49-67
  4.1 Introduction to Near Field Communication (NFC)  49-52
    4.1.1 Technical description of NFC  49-51
    4.1.2 Advantages of NFC for authentication  51-52
  4.2 Connection initiation and authentication  52-61
    4.2.1 Commuter traveling by subway  53
    4.2.2 Commuters commuting by public bus  53-54
    4.2.3 Authentication method and implementation  54-61
  4.3 Simulation  61-66
    4.3.1 Simulation setup  61-64
    4.3.2 Simulation Result  64-66
  4.4 Summary  66-67
5 Conclusion  67-69
  5.1 Summary  67-68
  5.2 Future work  68-69
Bibliography  69-74
List of figures  74-75
List of Tables  75-76
Acknowledgment  76

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