车辆自组织网络中定向路由和激励机制研究

Delay Tolerant Networks (DTNs) are widely regarded as an important part and an complementary to the Internet in the next generation networks. Vehicular DTN (VDTN), an essential part of DTNs, has drawn extraordinary research interests from both network designers and application developers in recent years. A fundamental but also a major challenge to VDTNs is how to efficiently transmit or disseminate messages in such networks with intermittent connections and unexpected transmission opportunities. The transmission efficiency is crticical to the usuability of VDTNs for some applications. Based on our extensive survey on current related work, we think that current work on this issue still have the following weak points: 1) blind routing policy without the consideration of some VDTNs features (e.g., social relationship, vehicle route); 2) overly optimistic assumption that users are always willing to help in user cooperation based data transmission. To tackle the above issues, this project will include the following contents: 1) study on how to efficiently deploy RFID networks so as to realize accurate vehicle localization when GPS is not available due to various reasons; 2) introduce the network coordinate system concept into VDTNs to make message routing location-aware so as to improve the transmission efficiency; 3) with the practical consideration of user willingness, design and evaluate efficient incentive mechanisms so as to curb the "free-rider" and encourage more user cooperation at the same time with the ultimate goal of maximize the overall network efficiency. This project will much promote current research on vehicular networks and is quite significant to both theoretical study and future practical deployment.

车辆自组织网络作为典型的延迟容忍网络，近来受到了广泛关注。数据传输机制是车辆自组织网络研究工作的基础问题，其效率对所有应用的性能具有关键支撑作用。针对当前研究中通信数据路由选择的盲目性、对用户节点协作意愿的假定过于宽松的问题，本项目分析影响数据传输效率的关键因素，拟采用地理坐标和网络坐标相结合的方法，通过部署辅助RFID系统建立地理坐标系、引入网络坐标系统模型，进而设计定向路由算法以达到数据路由的优化；在数据分发时采用网络编码的方法，以提高传输可靠性和网络吞吐量；对激励机制进行研究，以抑制可能存在的"搭便车"行为。通过理论分析和仿真试验评价所设计算法与机制的性能，为车辆自组织网络的基础理论研究做出相应的贡献。通过本项目的研究，可望在理论上揭示路由节点可移动、网络拓扑剧烈变化、传输延迟抖动幅度大的环境下，如何提高车辆自组织网络的数据传输效率，为各种高层应用从底层提供更高的服务性能。

车辆自组织网络是移动通信中的研究热点，在假定通信半径有限、车辆处于不同运动方向的移动状态下，主要研究车辆与车辆之间、车辆与路边基站之间如何进行数据通信。本课题围绕车辆自组织网络展开了一系列研究，主要研究内容和重要结果包括：（1）移动自组织网络传输半径与移动结点能耗的关系研究。通过采用延迟微分方程的方法建立了理论分析框架，获得了在移动网络系统中对参数赋值的基本方法。（2）数据获取存在时限约束情况下的移动数据分流问题。采用基于移动车辆相遇概率的网络流算法，决定在车辆自组织网络内进行分流的策略，设计了在线算法并与离线算法作为优化解进行了比较。（3）提出了一种数据相遇预测机制来保证接入点可预测数据获取时延的方法。通过建立效用函数，把数据的传输开销和时延开销统一优化，降低了数据获取的平均等待时延，同时保证了较高的数据分流效率。（4）研究了在移动社交网络中使用群智感知的思想进行离线任务分配及其改进任务分配的策略。通过其它节点帮助任务分发节点来完成任务，证明了引入Throwbox的有效性。（5）研究了利用公交车辆进行辅助数据投递的方法。在车辆自组织网络中，利用公交车辆运动的规律性，在用户对数据的延迟容忍度相对较高的情况下，具有较好的分流效果。（6）研究了一种移动网络中多方参与场景下的广告投放问题。用斯坦伯格博弈的方法分析了广告投放方和多个广告网络之间的非合作博弈，提出了一种可以达到平衡点的算法。（7）在Map-Reduce框架下，提出了一套元数据描述方法，将其应用于中间计算结果的重用，可以大幅减少I / O开销。本课题对车辆自组织网络中的数据路由、数据分流、合作机制、车载云计算、能耗分析、计算环境等一系列内容进行了研究，取得了丰富的研究成果。课题成果将为车辆自组织网络中的各种技术提供支持，对车辆自组织网络的发展起到积极的推动作用。