信息中心車聯(lián)網(wǎng)緩存服務(wù)策略研究.pdf

1、隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，新型車載網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備和應(yīng)用的廣泛普及，車聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)需求從傳統(tǒng)的滿足輔助交通管理的安全類應(yīng)用轉(zhuǎn)變?yōu)橹С侄嘣⒑Ａ炕膴蕵?lè)信息服務(wù)類應(yīng)用。信息中心車聯(lián)網(wǎng)因其能提供大規(guī)模的車聯(lián)網(wǎng)服務(wù)及海量信息的高效支持，成為車聯(lián)網(wǎng)研究中的熱點(diǎn)。
　　本文針對(duì)信息中心車聯(lián)網(wǎng)緩存服務(wù)策略進(jìn)行深入研究，旨在提高車聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容資源的獲取效率和緩存空間利用率。本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　1.從協(xié)議支持和技術(shù)支持角度分析了信息中心車聯(lián)

2、網(wǎng)基本架構(gòu)，提出了信息中心車聯(lián)網(wǎng)緩存服務(wù)模型。針對(duì)路邊單元(Road Side Unit，RSU)的通信覆蓋范圍不同，提出了V2I緩存服務(wù)通信模型、V2V緩存服務(wù)通信模型，以及協(xié)作緩存服務(wù)通信模型，并詳細(xì)闡述了三種緩存服務(wù)通信模型下的通信機(jī)制和通信特點(diǎn)，分析了緩存服務(wù)過(guò)程中面臨的挑戰(zhàn)。
　　2.研究基于邊緣計(jì)算的車聯(lián)網(wǎng)緩存服務(wù)策略，提出了基于節(jié)點(diǎn)核心度的緩存存儲(chǔ)算法和基于內(nèi)容命名粒度的緩存替換算法?；诠?jié)點(diǎn)核心度的緩存存儲(chǔ)算法利用

3、節(jié)點(diǎn)核心度來(lái)評(píng)價(jià)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)在車聯(lián)網(wǎng)緩存服務(wù)通信中的貢獻(xiàn)。RSU通過(guò)分析自身的車輛接入數(shù)目和拓?fù)湫畔?lái)獲取節(jié)點(diǎn)核心度，并對(duì)內(nèi)容流行度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)內(nèi)容流行度和RSU核心度進(jìn)行分級(jí)適配，將流行內(nèi)容推向網(wǎng)絡(luò)邊緣?；趦?nèi)容命名粒度的緩存替換算法將內(nèi)容分塊命名和儲(chǔ)存，利用線性優(yōu)化進(jìn)行建模，分析內(nèi)容分塊大小對(duì)緩存空間利用率和獲取內(nèi)容通信開(kāi)銷的影響。仿真結(jié)果和性能分析表明，基于節(jié)點(diǎn)核心度的緩存存儲(chǔ)算法可以提高緩存服務(wù)中的緩存命中率，縮短平均請(qǐng)求時(shí)間和緩存

4、命中距離?；趦?nèi)容命名粒度的緩存替換算法可以在保證較高內(nèi)容獲取成功率的前提下，提高緩存空間利用率。
　　3.研究車聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)車輛資源獲取的特點(diǎn)，提出了基于車輛行為特征的緩存存儲(chǔ)算法和基于內(nèi)容流行度預(yù)測(cè)的緩存替換算法?；谲囕v行為特征的緩存存儲(chǔ)算法通過(guò)分析車輛隱私分級(jí)、車輛移動(dòng)規(guī)律和車輛對(duì)內(nèi)容興趣等行為特征，構(gòu)建基于車輛行為特征的緩存概率函數(shù)，實(shí)現(xiàn)車輛對(duì)內(nèi)容的概率緩存，并根據(jù)車輛隱私分級(jí)，使用了一種基于跳數(shù)的間隔緩存機(jī)制，減少緩存冗余

5、?；趦?nèi)容流行度預(yù)測(cè)的緩存替換算法利用二元線性預(yù)測(cè)模型對(duì)內(nèi)容流行度趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，降低內(nèi)容流行度統(tǒng)計(jì)的更新頻率。仿真結(jié)果表明，基于車輛行為特征的車聯(lián)網(wǎng)緩存服務(wù)策略可以提高緩存命中率，減少內(nèi)容請(qǐng)求時(shí)間和緩存命中距離?；趦?nèi)容流行度預(yù)測(cè)的緩存替換算法可以減少緩存替換量。例如，相較于傳統(tǒng)信息中心網(wǎng)絡(luò)所使用的默認(rèn)算法LCE，所提的緩存存儲(chǔ)算法減少了41.38％的內(nèi)容平均請(qǐng)求時(shí)間和26.31％的緩存命中距離。
　　4.研究車聯(lián)網(wǎng)V2V和V2V

6、2I多節(jié)點(diǎn)協(xié)作緩存通信技術(shù)，提出了基于多節(jié)點(diǎn)協(xié)作的緩存服務(wù)策略。論文首先提出了一種基于博弈論的V2V協(xié)作緩存機(jī)制，設(shè)計(jì)基于信用的激勵(lì)機(jī)制對(duì)V2V協(xié)作進(jìn)行通信補(bǔ)償，構(gòu)建基于囚徒困境模型的博弈策略，對(duì)車輛參與協(xié)作緩存通信的通信補(bǔ)償和通信開(kāi)銷進(jìn)行博弈分析。同時(shí)，論文提出了一種基于中繼車輛選擇的V2V2I協(xié)作緩存機(jī)制，通過(guò)分析中繼車輛的鏈路持續(xù)時(shí)間和帶寬因子，構(gòu)建中繼車輛選擇效用值函數(shù);分析車輛中繼協(xié)作過(guò)程中的激勵(lì)機(jī)制，以此作為通信成本對(duì)中繼車