【NDN VANET】Rapid Traffic Information Dissemination Using Named Data 学习笔记

1、车辆间通信分为：Vehicle-to-Infrastructure (V2I)、Vehicle-to-Vehicle (V2V)、Vehicle-to-Roadside unit (V2R)。

      V2I 指车辆通过基础设施与互联网相连；V2V 指车辆之间互相通信；V2R 指车辆通过路边单元中转进行通信。

      V2I 通信存在下面的问题：

    （1）3G/LTE 覆盖可能不总是可用；

    （2）绝大多数3G/LTE网络服务对公众并不免费；

    （3）通过因特网传播信息可能会有很长的延迟。

2、实验场景为高速公路上的V2V通信，所有的汽车装配有无线通信设备和NDN模块，所有汽车通过无线信道通信，能够收集周围环境的数据。

3、把车辆划分成三种角色：数据请求者、数据生产者、数据骡。数据骡可以缓存它从无线信道无意中听到的包，即使该数据包它自己并不需要。

4、保证数据传输需要四个定时器：碰撞避免定时器、推送定时器、NDN层重传定时器、应用层重传定时器。

      （1）碰撞避免定时器：为每个需要广播的包设置一个碰撞避免定时器，值为0~2ms的随机值，当两个邻居车辆同时接收到兴趣包时，它们将在不同时间传输该包。

      （2）推送定时器：将交通信息推离生产者，向着可能用户的方向推送。在上一跳可达的范围内，离上一跳越远的节点重新广播兴趣包，从而使包的传播更高效、开销更小，同时也不排除附近节点重新广播的可能性。设置推送定时器，使得距离越远的节点等待时间越短。

      （3）NDN层重传定时器：数据链路层兴趣包和数据包的传输无法保证，当包被广播后，无法确认包是否被接收，因此，我们需要NDN层来保证。我们设置每个节点将每个包广播多次（实验中最高8次），并设置一个重传超时定时器。当上一跳节点听到包已成功地被重新广播到更远的范围，即可视作收到了确认，将后续的重传取消。车辆间的距离越大，车辆密度越小，包传播速度越慢，重传定时器值越大。

      （4）应用层重传定时器：如果兴趣包经过多次重传仍不能获取数据，而应用层坚持重传该兴趣包，则它将最终拉取数据，重传请求仅传播到最近的、在之前的请求中缓存了数据的节点。

5、模拟实验预配：

      （1）MAC层：我们使用Ad-hoc Wifi(802.11a)作为DSRC的仿真。

      （2）物理层：传输功率：5dbm(3.16mW)；天线增益：1；能检测到的最小功率为-96.0dbm；使用Nakagami传播过程模拟高速公路上的信号传播损失；远离传播者50米外的接收者包交付率高于90%。

      （3）移动模型：车辆在高速公路上同方向行驶，行驶速度为定值60mph，车辆间距离恒定，调整车辆间距即调整了车辆密度。道路长度10km，如果车辆间距为50米，将可以容纳200辆车。

      （4）数据发布者和请求者位置：数据发布者位于行驶方向的队首，在数据推送过程中，数据包被注入到发布者并传输。请求者位于队尾，在数据获取过程中，生成兴趣包以获得来自发布者的数据。

6、发布者数据包的注入速率为25-200个包每秒，车辆间距为10-130米，数据包大小300字节，数据注入速率单位Kbps。在不同的车辆间距下，每秒注入的数据包数越多，端到端的数据获取率越大，当每秒注入的数据包达到一定值时，注入的数据包再增多，端到端的数据获取率也不再增大。

7、当车辆间距为90米时，10km外获取数据的时延为4秒，间距减少，时延减少，间距增大，时延增大。如果间距变大，请求者可能需要多次发送兴趣包。

8、本文贡献：

      （1）提出了一个NDN层的解决方案以最小化碰撞，使用数据名字中携带的基于地理位置信息的智能随机调度算法以最小化碰撞并加速数据传播，方法是使得离发送者最远的节点转发数据。

      （2）提出了一种推送机制。为了加速数据向着感兴趣的消费者的传播，数据骡利用无线广播信道捕获发送在传播介质上的数据，并向远处转发，以此实现数据推送。

      （3）在车辆密度足够的情况下，数据可以10km/s的速度长距离传播。

      （4）实验验证了将命名数据运用于车辆环境的可行性。在实验中，发布者、消费者、数据骡均是预先未知的，这使得基于点到点交付模型的IP地址方案并不可行。

9、未来工作：

      （1）在不连续的车流段上评估该设计方案的有效性和高效性，当节点簇之间存在断断续续的连接时数据将传播得多么快、多么可靠。

      （2）探讨是否VANET需要一个动态路由协议。在本文设计方案中，数据骡帮助实现主动的数据推送，数据骡向着感兴趣的消费者移动数据，减少了兴趣包传播的距离。存在地理位置作用下的兴趣包转发也减少了车辆之间运行路由协议的需要。此外，还需要在不同的道路分布情况和交通状况下做更多的实验。