混合车载网络环境下的节点部署及协同内容分发研究

With the development of vehicular ad hoc network and mobile communication network, there are more and more applications in the hybrid network of vehicular ad hoc network and mobile communication network. On the one hand, due to high-speed mobile vehicle nodes in vehicular ad hoc network, the network topology changes frequently, the coverage of roadside units is limited, and the placement ratio is low. On the other hand, the bandwidth of mobile communication network is limited, and the cost usage is higher. Therefore, this project investigates how to reasonable deploy and exploit the hybrid vehicular ad hoc network resources, better service to the vehicular ad hoc network applications. This project: Research on hybrid vehicular ad hoc network environment, and proposes heterogeneous node placement algorithm with heterogeneous communication model, heterogeneous coverage and heterogeneous placement cost; Design information transmission model under hybrid vehicular ad hoc network environment, and combined with vehicle nodes, roadside units and infrastructure node; Research on hybrid vehicular ad hoc network environment, exploiting roadside units and infrastructure to aided information transmission technology; Propose a new method of roadside units and infrastructure collaborative content download and distribute under hybrid vehicular ad hoc network environment. Moreover, research results can be directly applied to the application of hybrid vehicular ad hoc network, and have strong theoretical and practical research value.

随着车载网络和移动通信网络的发展，车载网络和移动通信网络的混合车载网络将有越来越多的应用。一方面，车载网络中由于车辆节点高速移动，网络拓扑变化频繁，路边节点覆盖范围有限，部署率较低。另一方面，移动通信网络带宽有限，使用费用较高。因此，本项目研究如何合理的部署和使用混合车载网络的资源，更好的为车载网络应用服务。本项目研究车载网络和移动通信网混合网络环境下的异构节点部署问题，提出异构通信模式，异构覆盖范围，异构部署费用等特性的异构节点部署算法；设计混合车载网络环境下，结合车辆节点，路边节点，基础设施节点的信息传输模型；研究混合车载网络环境下，利用路边节点及基础设施的辅助信息传输技术；提出混合车载网络环境下路边节点和基础设施的协同内容下载和分发的新方法。研究成果可直接应用于混合车载网络，具有较强的理论和实际研究价值。

混合车载网络融合了车载网络和移动通信网络，可利用移动通信网络强大的覆盖能力，低延时等特性为车载网络提供服务。然而，移动通信网络的网络容量有限，数据传输和下载的费用较高又制约着车载网络的发展。基于此，本项目从以下几个方面展开了研究。. 提出了一种混合节点部署方案，该方案考虑混合车载网络环境下不同的路边节点的特点，通过优化路边节点的部署位置，以满足尽可能多的车辆节点的通信需求，从而最大化路边节点的部署效益。接着，提出一种基于社交性的混合部署方案，将车辆社交性的特点结合到混合环境下的节点部署方案中。实验显示，在混合车载环境下两种部署策略无论在部署代价，预算，收益等方面都有较好的表现。. 通过挖掘大量出租车和公交车轨迹数据，并分析不同时间窗口下的模块度，发现了车辆接触的特征。进一步，我们分析了车辆的分布，接触的度中心性累计分布以及接近中心性的累计分布的特点，证实了车辆社交性接触的特点，为我们更好的进行部署和数据分发提供支持。. 提出了一种利用路边节点辅助地理位置多播算法，该算法基于四叉树进行查找和检索，可以快速的将源区域的消息多播转发到目的区域，并证明了四叉树剪枝的算法复杂度。仿真实验表明，提出的算法在交付代价，交付时延以及交付率上都优于其他算法。. 提出了一种基于混合传输方式的数据下载方案，该方案结合VANET和4G网络两种下载方式给出了一种优化后的时隙算法，解决了通过VANET下载数据的时延较长、信道资源稀缺和车载节点间的间歇性短暂链接等问题。. 本项目中节点部署问题的研究成果可以进一步适用于下一代通信网络中的部署问题，数据分发和下载方面的研究成果在下一代通信网络中同样具有适用性和扩展性。