基于WAVE的車聯(lián)網(wǎng)消息傳輸機制的研究與實現(xiàn).pdf

1、車聯(lián)網(wǎng)由高速移動的車輛和部署在道路兩側(cè)的基礎(chǔ)設(shè)施單元構(gòu)成，可以廣泛地應(yīng)用于車輛管理、自動駕駛、安全預(yù)警和電子收費等領(lǐng)域，具有很高的研究與應(yīng)用價值。網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點之間以相互協(xié)作的方式組建網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)包的路由和傳遞。但是由于汽車的高速移動性，網(wǎng)絡(luò)拓撲動態(tài)變化，鏈路頻繁切換，這對移動車輛節(jié)點之間的通信帶來了巨大的挑戰(zhàn)。信息的有效和可靠傳遞是車聯(lián)網(wǎng)中亟待解決的問題。
　　本文針對以上問題提出了一種有效、可靠的車聯(lián)網(wǎng)信息傳輸解決方案，主要完

2、成以下工作:介紹并分析了WAVE和IEEE802.11p基本內(nèi)容;研究基于WAVE短消息協(xié)議的車聯(lián)網(wǎng)消息傳輸機制，并對協(xié)議中的關(guān)鍵功能模塊進行了實現(xiàn);設(shè)計一種基于SDN的車聯(lián)網(wǎng)路由機制;搭建仿真平臺，完成功能和性能的驗證。
　　基于WAVE和IEEE802.11p的網(wǎng)絡(luò)通信模型專門針對車聯(lián)網(wǎng)通信場景提出而設(shè)計，能更好地適應(yīng)節(jié)點的高速移動性和信道的頻繁切換。論文首先介紹了車聯(lián)網(wǎng)中的無線通信方案(Wireless Access in

3、Vechicular Environment，WAVE)與IEEE802.11p無線通信標(biāo)準(zhǔn)，研究和分析了WAVE協(xié)議棧的組成、運行機制。
　　隨后，本文詳述了基于WAVE短消息協(xié)議(WAVE Short Message Protocol，WSMP)的車聯(lián)網(wǎng)消息傳輸機制，并對協(xié)議中的關(guān)鍵功能模塊進行了實現(xiàn)。論文基于Linux內(nèi)核和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧接口，設(shè)計和實現(xiàn)了基于WAVE協(xié)議棧的通信模塊，支持WSMP協(xié)議和4G雙通信標(biāo)準(zhǔn)。本文硬件平

4、臺選取Raspberry Pi開發(fā)板以及華為E3276無線USB網(wǎng)卡，軟件平臺基于Linux內(nèi)核4.6版本。根據(jù)Linux內(nèi)核提供的API接口，對WAVE協(xié)議作出了設(shè)計和實現(xiàn)。軟件定義網(wǎng)絡(luò)(Software Defined Network，SDN)分離控制和轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)了良好的網(wǎng)絡(luò)靈活性和管理能力。本文提出一種基于WAVE/IEEE802.11p和4G無線通信技術(shù)的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)，在車聯(lián)網(wǎng)中引入SDN架構(gòu)，通過控制器代理行駛路由決策的能力，定義

5、優(yōu)先區(qū)域和黑洞區(qū)域的概念，引導(dǎo)網(wǎng)路中數(shù)據(jù)包的路由轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)更高效的路由。并設(shè)計了基于SDN的路由修復(fù)機制，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)失去與中央控制器連接時依然能保持較好的網(wǎng)絡(luò)通信能力。
　　最后，通過搭建仿真實驗平臺，對本文設(shè)計的車聯(lián)網(wǎng)消息傳輸機制進行了功能的驗證與性能分析。仿真結(jié)果表明:本文所提出的基于WAVE的車聯(lián)網(wǎng)消息傳輸機制，通過結(jié)合4G和IEEE802.11p無線通信技術(shù)，并在網(wǎng)絡(luò)中引入SDN架構(gòu)，能夠更好地適應(yīng)車聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)拓撲動態(tài)變化、鏈路