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基于最大流的车辆容迟网络路由算法研究

作　者: 李天南
导　师: 薛广涛
学　校: 上海交通大学
专　业: 计算机应用
关键词: 容迟网络车辆自组网车辆运动模式最大流
分类号: TP393.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在容迟网络(DTNs)中,传输总是被许多因素所限制,例如传输带宽,节点缓存,节点运动模型等等。这使得计算容迟网络的容量变得很困难,而网络的容量对于数据包的传输调度具有很高的参考价值。因此研究如何计算容迟网络中的容量就成为了一个很有实用价值的问题。许多现存的工作采用节点缓存控制来解决这个问题,但这并不能真正的最优化整个网络的吞吐率。车载容迟网络(VANET)作为一种特殊的容迟网络,有其相对于其他DTN所不同的特征。其中最大区别的是VANET的拓扑结构具有很大的变动性,这是由车辆节点的快速运动造成的。这使得不仅在静态网络中的路由算法不适用,即使是设计在DTN中的一些算法也无法在车载网络中表现出优秀的性能。在解决车辆快速运动性方面,本文采用了车辆运动模式(Vehicular Mobility Pattern, VMP)来预测车辆的未来运动轨迹。由于车辆的运动行为对于历史的参考数据具有明显的依从性,本文根据以往文献以及上海出租车数据生成了具有很高精度的VMP,将之采用在路由中能很好的预测车辆路径,从而帮助提高整个网络的吞吐率性能。而在路由算法方面,本文采用了一种新颖的方式来提高DTN路由的性能,特别是提高整个网络的吞吐率。我们将每个在一对节点之间进行的传输视为一个最大流问题。通过解决DTN的最大流问题指导节点之间进行数据包的传输。这是之前在DTN路由算法研究中所没有涉及过的,是本文的主要创新点。实验结果表明本文的算法能相对于传统的DTN算法提供一个良好的网络吞吐率,并附带很小的额外开销。

全文目录

摘要  3-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-19
  1.1 容迟网络(DTN)的发展与现状  9-14
    1.1.1 容迟网络概述  9-10
    1.1.2 容迟网络的体系结构  10-12
    1.1.3 容迟网络的主要特性  12-14
  1.2 车辆自组网(VANET)所带来的机遇与挑战  14-18
    1.2.1 国外研究概况  14-16
    1.2.2 车载自组网研究意义  16-17
    1.2.3 车载自组网关键技术和研究难点  17-18
  1.3 本章小结  18-19
第二章研究背景与相关技术  19-33
  2.1 DTN路由设计概述  19-20
  2.2 DTN中的常用路由算法研究  20-25
    2.2.1 直接和传染路由  20-21
    2.2.2 基于洪泛控制的路由  21-22
    2.2.3 先验知识路由  22
    2.2.4 基于模型的路由  22-24
    2.2.5 机会主义路由  24-25
  2.3 最大流算法概述  25-32
    2.3.1 数学描述  26
    2.3.2 典型组合算法解析  26-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章系统假设与主要算法  33-42
  3.1 本文的几个假设  33
  3.2 车辆运动模式设计与实现  33-39
    3.2.1 现实轨迹中的车辆运动模式(VMP)  34-35
    3.2.2 VMP的生成  35-39
  3.3 DTN中的最大流算法设计  39-41
  3.4 本章小结  41-42
第四章核心路由协议的设计与实现  42-46
  4.1 信息收集  42-43
  4.2 未来交互图的构建  43
  4.3 传输路径生成  43-44
  4.4 抖动控制  44-45
  4.5 本章小结  45-46
第五章算法性能评估  46-53
  5.1 实验方法设计  46-47
  5.2 VMP的生成  47-49
  5.3 性能评估实验结果  49-52
    5.3.1 算法吞吐率性能  49-50
    5.3.2 VMP准确度的影响  50-52
    5.3.3 抖动控制  52
  5.4 本章小结  52-53
第六章全文总结  53-55
  6.1 主要结论  53
  6.2 研究展望  53-55
参考文献  55-59
本文涉及的名词解释(附录1)  59-60
致谢  60-62
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文  62-63
答辩决议书  63-65

基于最大流的车辆容迟网络路由算法研究

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