基于功能分离的软件定义车联网路由研究
发布时间：2021-10-24 17:06
当前车联网（Internet of vehicles,Io V）已成为智能交通系统的研究热点。但由于车辆的移动性导致拓扑结构变化快,从而造成数据传输保障的困难,时延保障尤为突出。而端到端时延往往与传输调度方式有着密切关系,但Io V中存在多类型异构网络、网络频繁切换等现实问题,这给路由研究带来了极大挑战。本文针对Io V中所存在的多类型异构网络、网络频繁切换等现实问题,引入软件定义网络（Software Defined Networking,SDN）这种新型网络架构,形成一种新的网络范式——软件定义车联网（Software Defined Io V,SD-Io V）,以其控制与转发分离,集中控制和开发可编程性等特点来解决当前Io V中路由决策问题。本文重点分析计算了有线传输的时延上界,并结合3GPP关于车联网业务场景对无线传输时延技术要求,提出了端到端的SD-Io V时延模型,以满足延迟敏感业务的时延要求。本文主要工作和贡献如下:首先,提出了基于功能分离的端到端SD-Io V时延模型。该模型通过引入功能分离框架解决了优先级网络演算下的时延难以保障,重复大量计算等问题,并在此基础上结合链...
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
软件定义车联网网络架构
硕士学位论文142.5.2软件定义车联网拓扑结构在SD-IoV中，控制器与固定基础设施通过有线网络进行连接，并将BS和RSU网络功能从原有设备中分离，进而实现对BS与RSU的集中控制和虚拟化，将其统一抽象为交换机。如图2-7所示，控制器与交换机（包括BS和RSU等固定设施组件）通过基于OpenFlow协议的有线传输进行通信，车辆与固定设施组件通过无线传输进行通信，控制器通过SBI接口下向交换机下发规则，而交换机则根据接收到的规则执行相应动作，从而实现控制器远程控制IoV数据流。有线传输无线传输图2-7软件定义车联网拓扑结构2.6本章小结本章首先介绍了SDN结构，对其中应用层，控制层及数据转发层做了简要说明，其次介绍了当前常见控制器、OpenFlow协议和协议主要消息，OpenFlow交换机基本结构，并着重对流表项匹配及OpenFlow协议如何连接控制层与转发层进行了详细阐述，最后介绍了软件定义车联网架构，并对各层功能做了详细阐述。
基于功能分离的软件定义车联网路由研究33图4-2实际流量与预测流量对比图4-2为实际流量与预测流量对比图，其中黑色线条为实际流量大小，红色线条为预测流量大校每秒收集一次通过链路的流量大小数据，根据前30s的流量数据预测后8秒内的所通过的流量大小，可以从图中看到红色部分与黑色部分趋势走向和大小是基本一致的，由此可以判断ARIMA模型可以应用于流量预测部分。通过ARIMA模型对未来网络流量的预测，在链路容量一定的情况下，对队列容量与缓冲进行合理分配，以保证在有限的带宽内实时业务的正常传输，不至于因为业务量太大而出现网络阻塞，或资源分配过多而造成浪费。4.5.2资源分配算法本文给出了与路由相对应资源分配算法，如图4-3所示，ARIMA模型依据历史流量进行预测，对网络进行初始化和对队列容量与缓冲进行合理分配，根据所获取的网络状态计算链路使用率，并比较链路使用率是否在阈值范围内，当小于阈值时，说明链路利用率过低，要降低对该队列的带宽和缓冲分配，当大于阈值时，说明链路利用率太大，有拥塞的风险，要增加对该队列的带宽和缓冲分配，当链路负载一直过大时可进行重路由，并在4.5.3和4.5.4节对该部分做了简要介绍。
【参考文献】：
期刊论文
[1]无人机辅助车联网环境下干扰感知的节点接入机制[J]. 范茜莹,黄传河,朱钧宇,文少杰. 通信学报. 2019(06)
[2]软件定义的D2D和V2X通信研究综述[J]. 邵雯娟,沈庆国. 通信学报. 2019(04)
[3]软件定义网络的测量方法研究[J]. 戴冕,程光,周余阳. 软件学报. 2019(06)
[4]边缘智能驱动的车联网[J]. 张彦,张科,曹佳钰. 物联网学报. 2018(04)
[5]基于网络演算的软件定义车联网服务质量路由算法[J]. 黄志清,徐博佳,张严心,李梦佳. 计算机应用. 2018(S2)
[6]New Chief, New Journey, New Excellence[J]. Fei-Yue Wang. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2018(01)
博士论文
[1]数据中心网络数据平面更新策略研究[D]. 郑嘉琦.南京大学 2017
硕士论文
[1]软件定义网络中无拥塞一致数据平面更新策略研究[D]. 李潘.西南大学 2019
[2]SDN环境下基于网络演算的流媒体QoS路由研究[D]. 朱圣.湖南师范大学 2018
本文编号：3455649
【文章来源】：湖南师范大学湖南省 211工程院校
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
软件定义车联网网络架构
硕士学位论文142.5.2软件定义车联网拓扑结构在SD-IoV中，控制器与固定基础设施通过有线网络进行连接，并将BS和RSU网络功能从原有设备中分离，进而实现对BS与RSU的集中控制和虚拟化，将其统一抽象为交换机。如图2-7所示，控制器与交换机（包括BS和RSU等固定设施组件）通过基于OpenFlow协议的有线传输进行通信，车辆与固定设施组件通过无线传输进行通信，控制器通过SBI接口下向交换机下发规则，而交换机则根据接收到的规则执行相应动作，从而实现控制器远程控制IoV数据流。有线传输无线传输图2-7软件定义车联网拓扑结构2.6本章小结本章首先介绍了SDN结构，对其中应用层，控制层及数据转发层做了简要说明，其次介绍了当前常见控制器、OpenFlow协议和协议主要消息，OpenFlow交换机基本结构，并着重对流表项匹配及OpenFlow协议如何连接控制层与转发层进行了详细阐述，最后介绍了软件定义车联网架构，并对各层功能做了详细阐述。
基于功能分离的软件定义车联网路由研究33图4-2实际流量与预测流量对比图4-2为实际流量与预测流量对比图，其中黑色线条为实际流量大小，红色线条为预测流量大校每秒收集一次通过链路的流量大小数据，根据前30s的流量数据预测后8秒内的所通过的流量大小，可以从图中看到红色部分与黑色部分趋势走向和大小是基本一致的，由此可以判断ARIMA模型可以应用于流量预测部分。通过ARIMA模型对未来网络流量的预测，在链路容量一定的情况下，对队列容量与缓冲进行合理分配，以保证在有限的带宽内实时业务的正常传输，不至于因为业务量太大而出现网络阻塞，或资源分配过多而造成浪费。4.5.2资源分配算法本文给出了与路由相对应资源分配算法，如图4-3所示，ARIMA模型依据历史流量进行预测，对网络进行初始化和对队列容量与缓冲进行合理分配，根据所获取的网络状态计算链路使用率，并比较链路使用率是否在阈值范围内，当小于阈值时，说明链路利用率过低，要降低对该队列的带宽和缓冲分配，当大于阈值时，说明链路利用率太大，有拥塞的风险，要增加对该队列的带宽和缓冲分配，当链路负载一直过大时可进行重路由，并在4.5.3和4.5.4节对该部分做了简要介绍。
【参考文献】：
期刊论文
[1]无人机辅助车联网环境下干扰感知的节点接入机制[J]. 范茜莹,黄传河,朱钧宇,文少杰. 通信学报. 2019(06)
[2]软件定义的D2D和V2X通信研究综述[J]. 邵雯娟,沈庆国. 通信学报. 2019(04)
[3]软件定义网络的测量方法研究[J]. 戴冕,程光,周余阳. 软件学报. 2019(06)
[4]边缘智能驱动的车联网[J]. 张彦,张科,曹佳钰. 物联网学报. 2018(04)
[5]基于网络演算的软件定义车联网服务质量路由算法[J]. 黄志清,徐博佳,张严心,李梦佳. 计算机应用. 2018(S2)
[6]New Chief, New Journey, New Excellence[J]. Fei-Yue Wang. IEEE/CAA Journal of Automatica Sinica. 2018(01)
博士论文
[1]数据中心网络数据平面更新策略研究[D]. 郑嘉琦.南京大学 2017
硕士论文
[1]软件定义网络中无拥塞一致数据平面更新策略研究[D]. 李潘.西南大学 2019
[2]SDN环境下基于网络演算的流媒体QoS路由研究[D]. 朱圣.湖南师范大学 2018
本文编号：3455649
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