زددانشگاه ی

برق و کامپیوتر ی مهندسیدانشکده

کامپیوتر مهندسی گروه

نامهپایان

کارشناسی ارشد یجهت دریافت درجه

های کامپیوتریگرایش شبکه -فناوری اطالعاترشته مهندسی

با رویکرد VANETهای شبکهارتباطات در بهبود NDN هایشبکه استفاده از معماری

استاد راهنما

کیارش میزانیان دکتر

د مشاوراستا

مهدی آقا صرامدکتر

پژوهش و نگارش

محمد روستایی

3131ماه بهمن

های ناشیییکلیه حقوق مادی و معنوی مترتب بر نتایج مطالعات، ابتکارات و نوآوری

ز گونه استفاده ااست و هرنامه / رساله متعلق به دانشگاه یزد تحقیق موضوع این پایاناز

دانش فنی، ثبت اختراع، ثبت اثرنامه / رساله برای تولید نتایج علمی و عملی از این پایان

در ئه مقالهارابرداری، ترجمه و اقتباس و یع هنری، همچنین چیا و تکییر، نخیی هبید

نامه / رسیاله منو به موافقت کتبی دانشگاه یزد ت علمی از این پایانسیمینارها و ملال

است.

تقدیم هب

پدرم

...شدستان رپمهربا بوهس رب استواررتین تکیه گاهم

حکم ربایم بود...م اهی زندگی همواره یاوری دلسوز و فداکار و پشتیبانی اه و دشواریهک رد سختی

و

ماردم …قردیای بی رکان فداکاری و عش انهم دلم و رتین واژه رد لغتمقدس

…مهر وجودم ربایش همه رنج بود و وجودش ربایم همههک

چکیده

TCP/IPجهت انجام ارتباطات خود از پروتکل امروزی، VANETهای در شبکه خودروها

ها در این پروتکل، منوط به برپایی ارسال داده .میزبان محور است پروتکلی که کننداستفاده می

هایهای خودرویی با چالشاین پروتکل در محیط مسیری انتها به انتها میان مبدأ و مقصد است.

جود واین مسائل با رو است.هبسیاری مانند مدیریت جابجایی، مدیریت جلسه و کشف سرویس روب

شامل هااین ویژگی .شوندخودرویی به صورت دو چندان تشدید میهای بینهای بالقوه شبکهویژگی

شدت متغیر، ارتباطات کوتاه برد ناپیوسته، شرایط نامناسب انتشار و سرعت باالی خودروها به بندیهم

ویژه هب ،سیمبی متحرکهای به هیچ عنوان مناسب محیط ،TCP/IPبنابراین معماری باشد.می

VANET باشد.نمی

توان از داده شده است، جهت رفع مسائل فوق می نهای اخیر نشاطور که در پژوهشهمان

عنوان معماری به نام دارد و NDNاین معماری .استفاده کرد TCP/IPمعماری جدیدی به جای

مدل محتوی محور یا همان NDN باشد.مطرح می ،اینترنت ینسل آینده برای نوینی پیشنهادی

(CCN)، با حذف استفاده ازمدل جدید و محبوبی است که IP، های از داده جهت برقراری ارتباطات

های یکتایشانها را مستقیما با استفاده از نامداده هاگره ،در این معماری برد.بهره می گذاری شدهنام

ها و ارسال کردن، تکرار داده ذخیرهمانند قابلیت NDNهای جذاب برخی از ویژگیآورند. دست میهب

حلی جذاب جهت رفع به عنوان راه ،NDNمدل تبادل درخواست/پاسخ در سریع باعث شده است تا

مطرح شود. VANETمشکالت

مورد بررسی قرار VANETهای ، مشکل انتشار اطالعات در محیط شبکهنامهپایاندر این

CCVN ، مدل لوکاس،CCNمدل اولیه چونهم ،مبتنی بر رویکرد محتوی محورهایی حلو راه گرفته

ایپارامتره ،نترل ازدحام و تصادمهای جدید کمکانیزم با استفاده از و شودبررسی می VENDNETو

.ها بهبود داده شده استانتشار دادهبازده، سرعت، تاخیر و مسافت

های (، دادهCCNهای محتوی محور )شبکه، NDNمعماری ،VANETهای شبکه: کلید واژه

، کنترل تصادمگذاری شده، کنترل ازدحامنام

أ

فهرست مطالب

صفحه عنوان

ه ............................................................................................ هاجدول فهرست

و ............................................................................................. هاشکل فهرست

1 ........................................................................................ گفتارشیپ :1فصل

1 ............................................................................................. مقدمه -3-3

7 .............................................................................. ........نامهانیپا هدف -3-2

8 ................................................................................. نامهانیپا ساختار -3-1

NDN ................................... 11 یمعمار و VANET یهاشبکه هیپا میمفاه :2فصل

32 ........................................................................................... مقدمه -2-3

32 .......................................................................... دروییخو شبکه انواع -2-2

31 .................................................................... سلولی خودرویی هایشبکه -2-2-3

31 ................................................................ اختصاصی خودرویی هایشبکه -2-2-2

31 .............................................................. موردی خودرویی بین هایشبکه -2-2-1

VANET .........................................................................31 هایپروتکل -2-1

37 ....................................................... شبکه در خودرو یاجزا عملکرد نحوه -2-1

VANET ........................................................................... 38 کاربردهای -2-1-3

VANET .................................................................... 22 هایشبکه اجزای -2-1-2

NDN .............................................................................. 22 یهاشبکه -2-1

22 ................................................... کیبار یاانهیم با دیجد طرح ،یکل دگاهید -2-1-3

NDN .................................................................................... 21یمعمار -2-1-2

27 ............................................................. .........................................................هانام -2-1-2-3

23 ................................................................... هاداده یگذارنام یهایازمندین -2-1-2-2

13 ............................................................................... داده بر یمبتن تیامن -2-1-2-1

ب

12 ................................................................................ ...ارسال و یابیریمس -2-1-2-1

11 ............................................................................ یاشبکه درون یرهیذخ -2-1-2-1

11 ............................................................................... ............انتقال عملکرد -2-1-2-1

NDN ........................................................................ 11 یمعمار یتوسعه -2-1-1

11 ............................................................................... یکاربرد قاتیتحق -2-1-1

17 ............................................................................... ...............دئویو انیجر -2-1-1-3

17 .............................................................................. .......بالدرنگ کنفرانس -2-1-1-2

18 ....................................................................... خودکار یهاستمیس ساخت -2-1-1-1

18 ............................................................................... .....ییخودرو یشبکه -2-1-1-1

NDN ................................................................... 18 در ارسال و یابیریمس -2-1-1

13 ............................................................................... ارسال راهبرد یطراح -2-1-1-3

13 ................................................................................ ارسال موتور یطراح -2-1-1-2

13 ......................................................................... یابیریمس پروتکل یطراح -2-1-1-1

12 .................................................................. یابیریمس دیجد یها طرح ابداع -2-1-1-1

VANET ............. 33 یهاشبکه یرو بر NDN یمعمار از استفاده یراهبردها :3فصل

11 ........................................................................................... مقدمه -1-3

11 .....................................................................................لوکاس مدل -1-2

17 .................................................................. یکیتراف اطالعات عیانتشارسر -1-2-3

17 ................................................................................ .........برنامه یویسنار -1-2-3-3

18 .................................................................. تصادم کنترل جهت یراهکار -1-2-2

CCVN ................................................................................... 13 طرح -1-1

IEEE 802.11p WAVE ............................................... 13 استاندارد با مطابق -1-1-3

Pull-Base ................................................. 12 های کاربردیبرنامه از یبانیپشت -1-1-2

ج

12 .................................................................................... یریپذاسیمق -1-1-1

13 ..................................................................................... ارسال ییکارا -1-1-1

13 ...................................................................... انتقال در نانیاطم تیابلق -1-1-1

13 ................................................................................. لیتحو یاثربخش -1-1-1

CCN .............................................................................. 11 یهیاول رحط -1-1-7

CCVN .........................................................................11 شرفتهیپ مدل -1-1

17 ............................................................... نظر مورد یدهنده ارائه انتخاب -1-1-3

13 ................................................................. یمحتو آوردن دستبه ندیفرا -1-1-2

13 ............................................. دهنده ارائه ییشناسا و بسته نیاول آوردن دستبه -1-1-2-3

13 ............................................................ یمتوال یهابسته ریسا آوردن دستهب -1-1-2-2

13 ........................................................................... مجدد ارسال تیریمد -1-1-1

CCVN.................................................................... 12 عملکرد از یریتصو -1-1-1

VENDNET .............................................................................11 مدل -1-1

VENDNET ...................................................... 11 مدل یازهایشنیپ حیتشر -1-1-3

VENDNET ....................................... 11 مدل در ییخودرو یشبکه مشخصات -1-1-2

NDN................................................................... 17 در یواکنش یابیریمس -1-1-1

96 .............................................................................. یشنهادیپ مدل :3فصل

73 ........................................................................................... مقدمه -1-3

73 ............................................................................... یشنهادیپ روش -1-2

72 ....................... مجدد یهاارسال کنترل و تصادم کاهش ،یشنهادیپ مدل اول فاز -1-2-3

72 ................................................................ (caT) تصادم از اجتناب سنج زمان -1-2-3-3

Pushing (gapT)........................................................................ 71 سنج زمان -1-2-3-2

NDN (retxT) ............................................... 71 یهیال در مجدد انتقال سنج زمان -1-2-3-1

د

77 ........................................................... (appT) کاربرد مجدد انتقال سنج زمان -1-2-3-1

78 ...................................................... ازدحام کنترل ،یشنهادیپ مدل دوم فاز -1-2-2

82 ......................................... یکیتراف های کاربردیبرنامه یبرا یاداده یهانام -1-1

82 ............................................................... هاداده آوردن بدست از یانمونه -1-1-3

81 ...................................................................................... یسازهیشب -1-1

NDNSim ............................................................................ 81 سازهیشب -1-1-3

NDNSim ....................................................................... 81 سازهیشب حیتشر -1-1-3-3

81 ................................................................................ .......................یطراح -1-1-3-2

87 ........................................................................... یسازهیشب یکربندیپ -1-1-2

MAC................ ................................................................................ 87 هیال -1-1-2-3

87 ......................................................................... یکیزیف یهیال یسازهیشب -1-1-2-2

87 ................................................................................ .........ییجاجابه مدل -1-1-2-1

88 ....................................................:هاداده دکنندگانیتول و انیمتقاض یریقرارگ -1-1-2-1

88 ............................................................................ هاداده انتشار مسافت -1-1-1

32 ............................................................................ هاداده انتشار سرعت -1-1-1

32 ..................................................... داده افتیدر در موفق یخودروها درصد -1-1-1

33 ............................................................................................... بازده -1-1-1

32 ................................................................... هاداده آوردن دستبه ریتاخ -1-1-7

63 .................................................................................... یریگلهینت :5فصل

VANET........................................... 31 یرو بر NDN یمعمار اعمال یایمزا -1-3

37 ............................................................................................. جینتا -1-2

38 ................................................................................... هندیآ یکارها -1-1

ه

هافهرست جدول

صفحه عنوان

CCVN ............................................... 12 و هیاول CCN مدل سهیمقا -3-1 جدول

و

هافهرست شکل

صفحه عنوان

31 ............................................................................ سلولی خودرویی هایشبکه -3-2 شکل

31 ........................................................................ اختصاصی خودرویی هایشبکه -2-2 شکل

VANET ................................................................ 31 هایشبکه از کلی شمایی -1-2 شکل

33 ...................................... است VANET هایشبکه اهداف و کاربردهااز یکی یمنیا -1-2 شکل

VANET .............................................. 23 هایشبکه حسگرهای از شماتیک نمایی -1-2 شکل

VANET .................................... 22 هایشبکه سنسورهای پوشش تحت هایمحدوده -1-2 شکل

IP ................... 21 یمعمار با سهیمقا در NDN یمعمار دهنده لیتشک یاصل یساختارها -7-2 شکل

NDN ................................................................... 21 یمعمار در هابسته ساختار -8-2 شکل

NDN .............................................................. 27 یگره در هابسته ارسال ندیفرآ -3-2 شکل

13 .............................................. آن یدادها یساختارها و CCVN یپروتکل یپشته -3-1 شکل

CCVN........................... 11 و هیاول CCN یمدلها در( Interest) درخواست یهابسته-2-1 شکل

CCVN ................................................. 11 و هیاول CCN یمدلها در داده یهابسته-1-1 شکل

11 ............................................................................. ارتباطات انواع از ییهانمونه-1-1 شکل

VENDNET ........................................................................ 18 مدل فلوچارت -1-1 شکل

NDN ............................................................. 71 یانتشار واسط در بسته پردازش -3-1 شکل

ndnSIM ....................................................................... 87 اجزا یبلوک اگرامید-2-3 شکل

83 ..................... متر 12و32 ییخودرونیب فواصل یبرا -زمان طول در داده انتشار مسافت -1-1 شکل

83 ................... متر 312و32 ییخودرونیب فواصل یبرا -زمان طول در داده انتشار مسافت -1-1 شکل

32 .................................... خودروها نیب مختلف فواصل در دادهها انتشار سرعت سهیمقا -1-1 شکل

33 ........ اندشده( ییخودرو نیب مختلف فواصل در) داده افتیدر به قادر که ییخودروها درصد-1-1 شکل

32 .............................................. متفاوت قیتزر یهانرخ در انتها به انتها بازده سهیمقا -7-1 شکل

31 ................ یشنهادیپ و لوکاس یمدلها در داده افتیدر تا درخواست ارسال ریتاخ سهیمقا-8-1 شکل

ز

ح

3

:1فصل گفتارپیش

2

1

مقدمه -1-1

این رخدادها ها قادرند بر روی شررررایط ترافیکی تاثیر بگذارند، رخدادهای متعددی در جاده

. انتشررار اطالعاتی در مورد این شرروندمی ها، تصررادف، سرریل گرفتگی و یرهتعمیرات جاده شررامل

کند تا در انتخاب مسرریر شرروند کمک میرخدادها به خودروهایی که به طرف آن حادثه نزدیک می

جایگزین تصمیم بگیرند.

آوری و ثبت اطالعات ازندگان خودروها با اسررتفاده از سرریسررتم سررلولی، به جمعبرخی از سر

های متمرکز دهندهپردازند. این فرایند با اسررتفاده از سرررویسمی خودروها سرررعت مانندترافیکی

شود. اگر تمام شناخته می "2سیستم کاوش"یا "3های شناور خودروداده"شرود که به نام انجام می

پذیری هایی در مقیاسی متمرکز در ارتباط باشررند، چالشدهندهمسررتقیما با سرررویسخودروها

، نسرربت به دریافت همان 1دوری راهدهندهآید و عالوه بر آن برقراری ارتباط با سرررویسوجود میبه

گردد.تر میها از خودروهای مجاور، متحمل پذیرش تاخیر طوالنیداده

استفاده شده است که متشکل از تمام ،م توزیع اطالعات ترافیکیاز سریست ،جای آنبهاخیرا

های متمرکز، بین ی اطالعات به سررررویس دهندهعالوه بر ارائه وخودروهای درحال حرکت اسرررت

پردازند.خودشان به تولید، مصرف و انتشار اطالعات ترافیکی می

VANET1 های متحرک در هتکنیکی اسرررت که از خودروهای در حال حرکت به عنوان گر

یم، سبه عنوان کاربر نهایی یا مسیریاب بی ،ی متحرککند و هر گرهاسرتفاده می سریارهای شربکه

مام اگر ت. نمایدی گسرررترده را پشرررتیبانی ای را بر عهده دارد تا بتوانند ارتباطات با محدودهوظیفه

توان از وقوع بسرریاری بگذارند، میخودروها بتوانند اطالعات ترافیکی را بین خودشرران به اشررتراک

های بسرریاری را در نیازمندی V2Vحوادث نیز جلوگیری کرد. اگرچه برقراری ارتباطات مسررتقیم

اال، مانند پشتیبانی از ارتباطات اقتضایی ب مسائلی کند،های شبکه ایجاد میسطح باالتری از پروتکل

باید در نظر گرفته شرررود. متاسرررفانه خودروها و مسرررتقل شررردن از تجهیزات زیادپذیری مقیاس

1 Floating car Data

2 Probe System

3 Remote Server

4 Vehicular ad-hoc Networks

1

های پروتکل نیسررتند. V2Vاصررال مناسررب چنین ارتباطات مسررتقیم TCP/IPهای سررازیپیاده

TCP/IP خودروها، هایی مانند قطع ارتباط ویژگیشرروند، زیرا ها به آسررانی نقم میدر این محیط

ها که در این پروتکل 3پیوندهاو ناپایداری هاشبکه پیدرپی تقسیم شدن، جابجایی سرریع خودروها

شررربکه وجود ذاتی هایها به عنوان ویژگیشررروند، در این محیطبه عنوان مانع در نظر گرفته می

زمانی یممکن اسرت یک مسیر انتها به انتها بین مبدأ و مقصد فقط برای یک بازهدر نتیجه ،دارند

ی هاتوانند در شررربکهنمی هااین پروتکل. پس دبینی وجود داشرررته باشرررکوتراه و یر قابل پیش

VANET، برای شررایط ارسررال داده و بازگشررت سررریع تصدیق آن ها. چرا که آناسرتفاده شروند

به انند بتواند و باید ابتدا یک مسیر کامل میان مبدأ و مقصد پیام وجود داشته باشد تا طراحی شده

.ارسال داده بپردازند

[ که معماری 2و3کنیم ]را مطرح می CCN1یا NDN2 پروتکل بودنجرا، کراربردی در این

توان آن را می V2Vدر ارتباطات وباشرررد ی اینترنت میپیشرررنهادی جدیدی برای نسرررل آینده

1را با مدل درخواسرررت/پاسرررخ IP، مدل ارتباطی انتها به انتهای NDNنمود. IPجرایگزین مردل

کندها استفاده میکاربردای های دادهها، مستقیما از نامهجایگزین نموده است که جهت دریافت داد

شده 7و کشف سرویس 1، مدیریت جلسه1جاییو این خود منجر به رفع مسائلی مانند مدیریت جابه

اسرررت. البته نیاز هاآنبه V2Rو V2Vاز ارتباطات TCP/IPهای مبتنی بر حلاسرررت که در راه

مطرح NDNهای کاربردبرانگیزترین مساله در طراحی ترین و چالشمهمها به عنوان گذاری دادهنام

با افزایش تقاضرا برای ارائه روشری کارامد و قابل اطمینان در انتشرار و بدست NDN اسرت. شرده

و درخواسررتهای ، بسررتهNDNدهد. در آوردن اطالعات، مدل ارتباطی سرراده و کارایی را ارائه می

.کنندند که یک محتوی را مشخص میای هستداده، دو نوع بسته

IEEEو IEEE 802.11pیا DSRCسررریم، های بیای از تکنولوژیدر بین طیف گسرررترده

1 Link

2 Named Data Networking

3 Content-Centric Networking

4 Request/Reply

5 Mobility Management

6 Session Management

7 Service Discovery

1

ها استفاده از آن V2Vهای نوظهوری هستند که در ارتباطات مستقیم تکنولوژی WAVEیا 1609

فرکانس کنند و بر اسررراس کار می GHz 5.9بر روی باند فرکانسررری DSRC/WAVEشرررود. می

متر را تحت پوشرررش قرار 122تا 322ی ارسرررال کند، محدودهرادیویی کره بر روی آن عمل می

مایل بر سراعت در حرکت هستند، قادرند در هر ثانیه 12د. خودروهایی که با سررعت عادی دهمی

DSRC/WAVEهای تامین ایمنی که بر روی کاربردپیرام سررره کیلوبیتی را مبرادلره نمایند. 32

کنند تا اطالعات را سرریم اسررتفاده میپخشرری کانال بیاند، معموال از قابلیت همهبینی شرردهپیش

های اطالع رسانی در خودرو، مانند سیستم ،های یر ایمنیکاربردمنتشر نمایند. در حالتی که برای

ها در بینجهت تبادل داده DSRC/WAVEبر روی TCP/IPهای که از پروتکل بودپیشنهاد شده

IEEE 802.11pبر روی IPدر مسرریر اجرای های فنی زیادیچالش ولی خودروها اسررتفاده گردد،

ها، نیاز به پشتیبانی از زیرساخت مانند سازی آنها در پیادهترین محدودیتوجود دارد. یکی از اصلی

و V2V. در سناریوی موردی از ارتباطات است IPنیازهای موجود در تخصریص سرراسرری آدرس

V2R ها، تغییراتپذیری یا استقالل از زیرساخت یر ممکن است. عالوه بر اینی دسرترسفرضریه

ی مجدد مسرریر، برقراری مجدد جلسرره با های خودرویی نیازمند محاسرربهدر ارتباطات ثابت محیط

یرممکن است. های خودروییدر محیط تکرار فراوان است که تصور آن نیز به نوعی

نیاز ، کندها استفاده میهای دادهمدل ارتباطی درخواسرت/پاسخ که از نام، TCP/IPبرخالف

ها، نیاز به برپایی مسیرهایی مشخص به هیچ تخصیص آدرسی ندارد. در این مدل جهت تحویل داده

یابی به ارتباطات گیری جذابی برای دستبه عنوان جهت NDNباشد. بنابراین یا برقراری جلسه نمی

باشد.میمطرح V2Vمؤثر

و 3پذیریزیرا با مسائل مرتبط با مقیاس ،آسران نیست VANETبر روی CCNبسرط طرح

برایتواند مزایای متعددی می CCNگردند. رفعبراید به درسرررتی کرهشرررود رو میتحرک روبره

ای طرح اینترنت مبتنی بر گر جایگزین قابل قبولی برایجراد کنرد و بیران VANETهرای شررربکره

. برخی از [1] های خودرویی نیسررتاسررت که اصررال مناسررب پویایی ناشرری از محیط 2یمیزبان

1 Scalability

2 Host-Centric

1

های این مدل در ادامه، بیان شده است:ویژگی

دهد تا ای در شبکه اجازه میبه هر گره CCN: مدل 3بندی بدون نیاز به پیکربندیشبکه -3

یا سرررور نام، به برقراری IPچون آدرس نیازی از پیکربندی پارامترهای شرربکه، همبدون هیچ پیش

ای ههای پویایی مفید است که انجام پیکربندیها بپردازد. این ویژگی در محیطارتباط با سرایر گره

عملی و مناسررب Mobile IPهایی مثل حلپذیر نیسررت و راهها امکانجایی گرهدلیل جابهثابت به

[.1نیست]

هایی کاربردای از محور برای مجموعههای محتویشررربکه :2هاکاربردمطرابق برا طبیعرت -2

باشد و معموال خودروها را های خودرویی یکتا میمرتبط با مکان بسریار مناسرب است که در شبکه

دهد. مثال اطالعات ی معینی مورد هدف قرار میها، در ناحیهآن IPبردون توجه به هویت یا آدرس

ه.ی مورد نظر و یرهای نقاط همسایهجاده، اعالن

ای ذخیره کردن، بدون شبکههای درونتکنیک :1ایشبکهکردن آسان و مؤثر درون ذخیره -1

های قدرتمند خودروها از نظر دلیل ویژگیی اضافی به راحتی قابل اعمال است و این بههیچ هزینه

ظرفیت انرژی و حافظه است.

، از تبادل ناهمگام CCN :1ایی با ارتباطات ناپیوسررته مقطعیهسرررویس از طریق لینک -1

ای هکند که این مسئله با استفاده از دادههای پایانی به صرورت ذاتی پشرتیبانی میها بین گرهداده

های جدا از هم پیونردی میان ناحیه عنوان گیرد. از یرک گره متحرک برهذخیره شرررده انجرام می

خودرویی است، هایمختص محیطکه ایجداشده پیوندهایتوان استفاده کرد تا ارتباطات را در می

پذیر سازد.امکان

های محلی را بدون هیچ دهندهها و سرویسRSUخودروها، :1ی شبکهمسرتقل از هسته -1

1 Zero Configuration Networking

2 matching the nature of applications

3 easy and effective in-network caching

4 Service over sporadically connected link

5 Core-Network Independency

7

، مجهز نمود. بنابراین زمان تجاری CCNی پروتکلی توان با پشتهتغییری در زیرسراخت شربکه می

شرردت کاهش ( بهCCNیا TCP) ی شرربکهسررازی هسررتهسررازی این طرح را بدون توجه به پیاده

دهد.می

به شررردت بر روی کارایی ذاتی شررربکه تاثیر TCPدر های دادهانتها به انتها تبادلرویکرد

گذارد:می

در حالتی که از دست رفتن بسته در تبادل داده میان یک خودرو و یکRSU مقصد، رخ

رو کننده روبهاز دست برود با واکنش شدید خودروی مصرف 3دهد یا زمانی که تصدیقمی

-دهد که موجب تاخیر در ارسال داده میرا شدیدا کاهش می 2شود و پنجره ازدحاممی

شود.

ای باید از طرف مبدأ با طی کردن مجدد کل مسریر ارسال گردد. در ی گم شردههر بسرته

که ارسال بسته با شکست مواجه ، درصورتیCCNهای خودرویی مبتنی بر عوض در شبکه

ی از دست رفته اعالم ای که صرریحا درخواستش را برای همان بستهکنندهشرود، مصررف

ای که آن بسته را قبال ذخیره کرده بود، دریافت کند. این تواند از هر همسرایهکند، میمی

ه برای هر های طی شرردفرایند، موجب کاهش بسرریار زیاد زمان ارسررال بسررته و تعداد گام

شود. این مسئله، زمانی در گیر تاخیر در شبکه میبسرته و به تبع آن موجب کاهش چشم

ها بپردازند و آید که تعداد زیادی از خودروها به تبادل دادهشررربکه بیشرررتر به چشرررم می

ازدحام در شبکه رخ دهد.

هدف این پایان نامه -1-2

پردازیم. می VANETهای ود در شبکهها و مشکالت موجنامه به بررسری چالشدر این پایان

1 Acknowledgement

2 Congestion Window

8

2ی تصادماست، مسائل بسیاری در زمینه 3به صرورت انتشاری VANETهای چون طبیعت شربکه

از مشرررکالتی مانند طوفان ارائه راهکاری مناسرررب جهت جلوگیری دهد.ها رخ میدر این شررربکه

شود که به قدری زیاد می ها، تراکم خودروهاگاهی اوقات در این شبکهنیز ضروری است. 1انتشاری

ها پس یا توجه به این چالشسباشیم. 1هاو به دنبال آن گم شدن بسته 1ممکن است شاهد ازدحام

کنیم و جهت بهبود های ممکن را بررسررری میحلها، راهی این نوع از شررربکههای بالقوهو ویژگی

به صرررورت که دهیمه میرا ارائ ، مدل پیشرررنهادی خودو رفع مشرررکالت موجود فرایند ارتباطات

باشد.محور میمحتوی

نامهساختار پایان -1-3

را بیان خواهیم کرد و سپس به تشریح VANETهای ای شربکهدر فصرل دوم، مفاهیم پایه

ها و اجزای این معماری را مفصرررل چنین ویژگیخواهیم پرداخت. هم NDNکرامل معماری نوین

یهاشرربکه یرو بر NDN یمعمار از اسررتفاده یراهبردهانماییم. در فصررل سرروم، بررسرری می

VANET مانند مدل لوکاس، و کارهای انجام شده در این حوزه ،CCVN وVENDNET را بررسی

های بر روی شرربکه NDNدر فصررل چهارم، مدل پیشررنهادی جهت اسررتفاده از معماری نماییم.می

VANET پیشنهادی و ارزیابی و تفسیر سازی مدل کنیم سپس در همان فصل، به شبیهرا ارائه می

بندی و پیشنهادها برای کارهای آینده آورده شده است.پردازیم. در فصل پنجم، جمعنتایج می

1 Broadcast

2 Collision

3 Broadcast Storm

4 Congestion

5 Packet loss

3

32

:2فصل

VANETهای مفاهیم پایه شبکه

NDNو معماری

33

32

مقدمه -2-1

این معماری ی دربارهو سپس نماییمرا تشریح می VANETهای شربکهابتدا در این فصرل

را اهاین شبکه اجزا و کاربردهای عملکرد، سپس. کنیمها بحث میی پروتکلی آنپشرته وها شربکه

ها و راهبردهای گذاری داده، نامNDNای معماری سرپس به تشریح مفاهیم پایه .دهیمتوضریح می

.پردازیممی ها در این معماری نوینارسال داده

خودروییانواع شبکه -2-2

ارتباط میان خودروها با دنیای خارج و ارتباط میان خودروها در هنگام حرکت، رؤیای قدیمی

ها برای تحقق این رؤیا به بیش از چهل سررال پیش بشررر بوده اسررت و تاریخخه نخسررتین تالش

گردد. در آن زمران برا نصرررب یک آنتن روی خودروهای خاصررری مانند خودروهای پلیس یا برمی

د کردنها روی یک فرکانس خاص در یک محدوده جغرافیایی، سعی میکردن آنتنو تنظیماورژانس

کمیسررریون ارتباطات فدرال 3333یرک ارتباط رادیویی و شررربه تلفنی را ایجاد کنند. در سرررال

با تصرویب استانداردها و پهنای باند الزم برای ارتباط خودروها با تجهیزات ثابت کنار 3متحدهایاالت

های بین خودرویی را ایجاد کرد که این حرکت با تصرررویب عمال فراز جردیردی از شررربکهجراده،

گیگاهرتز به 3/1تکمیل شررد. در این اسررتاندارد پهنای باند 2221در سررال 2DSRC اسررتاندارد

1،812ارتباطات بین خودرویی اختصرراص یافته اسررت و روی این فرکانس بین هفت تا ده کانال )

شود که یک کانال به صورت ویژه به افزایش ضریب امنیت گیگاهرتز( تعریف می 1،321گیگاهرتز تا

پس از این رخدادها، انواع ها به کاربردهای خاص، اختصرراص یافته اسررت.خودروها و سررایر کانال

های متفاوت مطرح شده و هریک مسیری ها و زیرسراختارتباطات میان خودروها براسراس فناوری

گرفتند. اگر بخواهیم ای در پیشکردن خودروها به امکانات شررربکهو مجهز جداگانه برای توسرررعه

کلیبندی کنیم، به سرره دسررتهانتقال اطالعات تقسرریمهای خودرویی را براسرراس رسررانه شرربکه

1 FCC

2 Dedicated Short Range Communications

31

های و تراشه 1بر حسگرهاو مبتنی 2یابیبر مکان، مبتنی3بر امواج رادیوییهای مبتنیرسیم: شبکهمی

در این ،دباش تواند براساس زیرساخت شبکههای بین خودرویی میبندی بعدی شبکهتقسیم. داخلی

بندی سره نوع شبکه کلی سلولی، اختصاصی و موردی داریم که در ادامه دو نوع نخست به تقسریم

.شودصورت اختصار و نوع سوم به صورت کامل بررسی می

های خودرویی سلولیشبکه -2-2-1

شررود و به طور عمده اسررتفاده می GSM و 3G ،4Gهایاز فناوریهای سررلولی در شرربکه

های باندپهن موبایل بازیگران اصرررلی این حوزه هسرررتند. دهندههمراه و سررررویساپراتورهای تلفن

وجود 1تجاده یک سری ایستگاه مرکزی ثاب در کنار ،مشخص است (3-2) طور که در شرکلهمان

خودروها از طریق امکانات .های درون شرهری متصرل باشندهتوانند به اینترنت و شربکدارد که می

وهوا را دریافت کنند. ها متصررل شررده و اطالعات ترافیکی یا آبتوانند به این ایسررتگاهموبایل می

انه کار یا خهای ابری به شبکه محلتوانند به اینترنت متصرل شده و از طریق سرویسهمخنین می

شده های آماده موبایل و باندپهن ارائهها استفاده از زیرساختکهدسرترسی پیدا کنند. مزیت این شب

و افزایش سرعت و پهنای 4Gشود با ورود نسل جدید بینی میتوسط اپراتورهای موبایل است. پیش

عدم های سلولیها رواج و اسرتقبال بیشتری را شاهد باشند. عیب بزر شبکهباند، این نوع شربکه

ها است اما ربردهای ایمنی خودروها به خاطر تأخیرهای ذاتی این نوع شبکهامکان اسرتفاده برای کا

های معمول مانند اسرتفاده از اینترنت و سررگرمی بسریار مناسب هایی برای اسرتفادهچنین شربکه

.هستند

ده شهای آماده موبایل و باندپهن ارائهی سلولی استفاده از زیرساختیهای خودرومزیت شبکه

.اپراتورهای موبایل استتوسط

1 Wireless

2 GPS

3 Sensors

4 Base Station

31

های خودرویی اختصاصیشبکه -2-2-2

تواند ، یک شرکت ثالث می( نشان داده شده است2-2)شکل که در های اختصاصیدر شبکه

های سرررور و نصب ها و ایجاد یک سرری ایسرتگاهتقاطعها یا در با نصرب تجهیزات ثابت کنار جاده

در ژاپن VICS هرا در خودروهرا، بین خودروها و دنیای خارج ارتباط برقرار کند. سررریسرررتمرابط

کرده و به آوریها است که اطالعات ترافیکی را از خودروهای مختلف جمعای از این نوع شبکهنمونه

مرکزی به صرورت هوشمند پس از تجزیه و تحلیل سریسرتم .کندمرکزی هدایت مییک سریسرتم

ها های مختلف، اطالعات مورد نیاز سایر رانندهها و خیاباناطالعات دریافتی وضرعیت ترافیکی جاده

کند تا خودروها این اطالعات ها ارسال میکاری کنار جاده یهارا استخراج کرده و دوباره به ایستگاه

ها معایب زیادی دارند. این نوع شبکه .گیری کنندخود تصرمیم را دریافت و برای مسریرهای بعدی

ها و مراکز اصرررلی تردد اندازی تجهیزات و زیرسررراخت الزم در تمام جادههزینه باالی نصرررب و راه

خودروها، تأخیر در ارسرال و دریافت اطالعات و تأخیر در دسرترسری به اطالعات استخراج شده از

ای ههای هوشرمند مربوط به محاسبات، برخی از معایب شبکهریتمها و الگووضرعیت ترافیکی جاده

.خودرویی اختصاصی هستند

های خودرویی سلولیشبکه -1-2شکل

31

های بین خودرویی موردیشبکه -2-2-3

توسررط یک گروه 1998بار در سررال برای نخسررتین VANET3 هایشرربکه یایده اولیه

با استفاده از VANETام مطرح شرد. شبکهبیبا همکاری شررکت آی 2دلفی دلکو مهندسری به نام

را ایجاد (V2I) و خودرو به زیرسررراخت (V2V) های خودرو به خودروامواج رادیویی انواع ارتبراط

کنرد. خودروهرا بره صرررورت کرامال خودمخترار برا یکردیگر ارتباط برقرار کرده و یک شررربکه می

.((1-2) کنند )شکلمی سیم ایجاد یرساختارمند بی

های سررلولی و اختصرراصرری این اسررت که هیچبا شرربکه VANET هایتفاوت اصررلی شرربکه

را برعهده ندارد و شربکه از یک سری خودرو )در ایسرتگاه یا نود مرکزی، مدیریت و کنترل شربکه

1 Vehicular Ad Hoc Network

2 Delphi Delco Electronics Systems

VANETهای شمایی کلی از شبکه -3-2شکل

های خودرویی اختصاصیشبکه -2-2شکل

31

ک نقش یی شربکه( تشکیل شده که متحرک بوده و جای ثابتی ندارند و هیچاینجا فرض کنید گره

یک نوع خاص VANETهایکنند. در حقیقت شبکهرا بازی نمی 3ی دسرترسریمسریریاب یا نقطه

تواند در هر بود. هر خودرو میهای آن خودروها خواهند گرههسررتند که MANETs 2هایشرربکه

ها یک شبکه تشکیل داده و ارتباطات کرده و با اتصال به آنلحظه خودروهای اطرافش را شرناسایی

الزم را برقرار کنرد. این خودرو کمی بعردتر برا خودروهای جدید اطرافش یک شررربکه دیگر ایجاد

ها و استفاده از استاندارد بودن آن یرسراختارمند، VANET هایمبنای اصرلی شربکه خواهد کرد.

802.11p و DSRC با داده و توانند تغییر توپولوژیها به سررعت میاسرت. بنابراین این نوع شربکه

د پذیری زیادی ایجاانرژی و منابع محاسباتی مشکلی ندارند، انعطافکه از نظر مصررف توجه به این

متصل باشد و اطالعات VANET تواند همزمان به چندین شربکهییک خودرو م کنند. برای نمونه،

هایی به شعاع حداکثر تواند دایرهمی VANET های جغرافیایی شربکههالزم را دریافت کند. محدود

تواند برای مثال با خودروهای جلویی در فاصله دو یا سه کیلومتر چند کیلومتر باشد و هر خودرو می

.1و کاربرد تجاری 1، راحتی1کاربرد اصلی و مشخص دارد: ایمنیسه ،ETVAN. ارتباط برقرار کند

VANET هایها برد کوتاه آن اسررت. در شرربکهدیگر این نوع شرربکه بنابراین، یک ویژگی

ها تبادل اطالعات کرد، اما یا اینترنت نیز متصرل شد و با آن (BS) های مرکزیتوان به ایسرتگاهمی

های یکی از اجزای اصررلی سرریسررتم VANET.ات بین خودرویی اسررتمبنای اصرلی شرربکه، ارتباط

های زیادی روی آن انجام شده است و در چند سال اخیر تحقیقات و پروژهش 1ونقل هوشمندحمل

با هاعلت این اهمیت نیز ارتباط مستقیم این نوع شبکه .اسرت و امیدهای فراوانی به آن وجود دارد

.ایمنی خودروها و ترافیک است

VANET هایروتکلپ -2-3

378شود. باند فرکانسی به هفت باند فرکانسری ده مگاهرتز تقسریم می DSRCاسرتاندارد

1 Access Point

2 Mobile Adhoc Networks

3 Safety

4 Convenience

5 Commercial

6 Intelligent Transportation Systems

37

. رودبرای کنترل باندهای فرکانسررری دیگر جهت اطمینان از ارتباطات امن روی شررربکه به کار می

IEEE همخنین دو باند فرکانسری به ارسرال و دریافت اطالعات اختصاص داده شده است. مؤسسه

:چهار استاندارد منتشر کرده است VANET هایبرای شبکه

IEEE 1609.1 : 3برای مدیریت منابعWAVE گیردمورد استفاده قرار می.

IEEE 1609.2 :اسررتانداردهای امنیتی شرربکه VANET ها، پیغام کند و شررامل فرمترا بیان می

.فرآیندها و تغییرات است

IEEE 1609.3 :ابی و انتقال و نحوه اسررتفاده ازهای مسرریریسرررویس IPv6 دهدرا توضرریح می.

IEEE 1609.4 :ها روی استانداردمشرخصات کانال DSRC کندرا مشخص می. WAVE از پروتکل

به عنوان CSMA/CA کند و ازاستفاده می MAC برای الیه 802.11pبه نام 802.11aتغییر یافته

با استفاده از مدوالسیون 802.11pدر حقیقت، پروتکل برد.برنامه دسرترسی رسانه انتقال سود می

FDM هی دها، حداکثر محدوده پوشررشجایی سررریع آنو در نظر گرفتن سرررعت خودروها و جابه

.دهی کندامواج رادیویی را مشخص کرده و یک دامنه چند کیلومتری را سیگنال

نحوه عملکرد اجزای خودرو در شبکه -2-3

شود تا امکان موردی بین خودرویی، تجهیزات بسیاری نصب میهای داخل خودروهای شبکه

های مربوط به سرررعت، های زمانی خاص، پیامبرقراری ارتباط با شرربکه را داشررته باشررند. در بازه

به سایر خودروها 2د داخل خودروای، وضعیت ترمزها و جهت حرکت توسط واحترافیک، عالئم جاده

ط به سایر خودروها به خودروی مورد نظر ارسال شده و مورد های مربوشرود و پیامپخشری میهمه

گیرند. در صررورت وجود ترافیک یا تصررادف و یا هر موقعیت اضررطراری در مسرریر، پردازش قرار می

کنند (، مکان خود را به مرکز خاصی اعالم میGPSیابی جهانی )خودروها توسرط سریستم موقعیت

ای شبکه و خودروها دارد.ج تصویر لحظهکه با اطالعات دریافتی، سعی در استخرا

ای به کنار جاده ها، توسط تجهیزاتهمخنین در فواصرل مشرخصری اطالعات مربوط به پیام

1 Wireless Access for Vehicular Environments

2 On-Board Unit (OBU)

38

دست بینی کلی در مورد رویدادهای تمام مناطق بهشرود تا پیشاطالع داده می 3ایسرتگاه مرکزی

و شود. ثبت اطالعات خودرطالع داده میهای ترافیکی توسط ایستگاه پایه نیز به خودروها اآید. پیام

کننده وقایع هنگام وقوع اتفاقات ضرروری اسرت که توسط واحد ضبط ،مانند مکان، سررعت و زمان

(TPDانجام می )کنند. اطالعات توسرررط افرادی مانند گیرد و مانند جعبه سررریاه هواپیما عمل می

تصادف و یا شناسایی مقصر و سایر یگردند تا در بررسری صحنهمکانیک و یا پلیس اسرتخراج می

ها توسررط مراکز گیرند. همخنین اطالعات مربوط به پیاماطالعات تصررادف، مورد اسررتفاده قرار می

شود تا در صورت لزوم از آنها استفاده شود.تصدیق هویت ثبت می

VANET کاربردهای -2-3-1

مختلف خودرو های حسگرهایی هستند که باید در قسمت VANET ترین بخش شربکهمهم

ا به کنند یکننده گزارششروند و وضعیت خودرو و محیط خارجی را به راننده و کنترلبه کار گرفته

.کنندعکس، فرامین راننده یا اطالعات دریافتی از خودروهای دیگر را اعمال

های موردی مانند برد کوتاه، سررعت زیاد در تشکیل شبکه و تغییر های ذاتی شربکهقابلیت

لوژی و انتقال یک سیگنال از مبداء به مقصد، بهترین کاربرد را برای ایمنی خودروها و مباحث توپو

توانند از یک حادثه در چند صد کند. خودروها به سرعت و در کسری از ثانیه میترافیکی ایجاد می

یمتری خود مطلع شرده و تغییر مسریر دهند، ترافیک را تشخیص داده و از خودرو جلویی یا عقب

رو، اطالع های کناری و چهارراه پیشسرررؤال و جواب کنند یا از وضرررعیت ترافیک خیابان یا کوچه

تواند به خوبی این وضعیت را نشان دهد. وقتی یک اتفاق ناگهانی در خیابان می (1-2) شکل. یابند

همخنین توانند به یکدیگر خبر داده ودهد، خودروهای جلویی یا عقبی به سرعت مییا جاده رخ می

های مرکزی به پلیس یا مدیریت ترافیک شهری خبر بدهند.گیری با ایستگاهبا ارتباط

1 Road-Side Unit ( RSU)

33

های گیریتوانند تصررمیمآورند، میمیها با اطالعاتی که از خودروهای اطراف به دسرتراننده

ربه جتر و همراه با لذت را تتر و بهتری داشته باشند و یک رانندگی ایمن و راحتبه مراتب مطمئن

یابد. در هوای ابری نمود بیشتری می وهواآب یدر شرایط بد VANETهایکنند. کاربردهای شبکه

توانند یکدیگر را راهنمایی کرده و مانع بروز حادثه شوند. در آلود خودروها با ارتباطات خود مییا مه

2EEBL وقف خودرو،کردن سرعت یا تکمبرای هشدار دادن، SVA 3امنیتی ها از برنامهاین شربکه

برای ارسال هشدارهای PCN1برای هشردارهای مرکز کنترل ترافیک، RHCN 1برای ترمز ناگهانی،

.شودبرای اعالم هشدار برخوردها استفاده می CCW 1تصادف و

برای هشدارهای 7PANبرای هشردارهای ترافیکی، CRN 1هایدر بخش ترافیکی نیز برنامه

از نظر گیرند.برای پرداخت عوارض بدون توقف خودرو مورد اسررتفاده قرار می TOLL پارکینگ و

توانند داشته باشند. کارکردهای جالبی می VANET هایتجاری نیز شبکه

1 Slow/Stop Vehicle Advisor

2 Emergency Electronic Brake-Light

3 Road Hazard Control Notification

4 Post Crash Notification

5 Cooperative Collision Warning

6 Congested Road Notification

7 Parking Availability Notification

VANET هایشبکهو اهداف کاربردهایکی از ایمنی به عنوان -3-2شکل

22

سازی کند. تواند خودرو را براسراس سرالیق و نیازهای راننده سفارشیمی 3RVP/Dبرنامه

های دیگر های رادیویی، بازی و انواع سررررگرمیموزیک دلخواه، اطالعات عمومی شرررهری یا کانال

به برنامه دیگری. های مرکزی کنار جاده به راننده یا خودرو منتقل شوندتوانند از طریق ایستگاهمی

هرا را مطرابق نیراز راننرده انتخاب کرده و در خودرو پخش کندتوانرد انواع اطالعیرهمی A S2نرام

CMDD1 ها و اطالعات جانبی دیگر برای مسرریرها، مراکز فروشررگاهی، دانلود انواع نقشرره امکان

نیز RTVR 1.کنددیگر مراکز موجود در طول مسرریر را فراهم می و فرودگاه، ایسررتگاه مترو، قطار

های تواند روی بستر شبکههای ویدیویی اسرت که میتجاری دیگری برای تماشرای فیلمسررویس

های دیگرینظر قرار گیرد. برنامهبین خودرویی موردی به کار گرفته شررود و مسررائل تجاری آن مد

ها در ه از آنها ارائه یا تعریف شرده اسرت که در چند سال آینده شاهد استفادنیز برای این شربکه

وها خواهیم بود.خودر

VANET هایاجزای شبکه -2-3-2

ها و به یک گیرنده/فرستنده سیگنال VANET شردن به یک شربکهیک خودرو برای اضرافه

کننده شامل یک تراشه مرکزی نیاز سریم( و یک دسرتگاه کنترلاطالعات )همانند کارت شربکه بی

و پروتکل ارتباطی DSRCطور که گفتیم، پروتکل اصرلی شبکه بین خودرویی موردی، دارد. همان

802.11p صد متر تا چند کیلومتر یدهی این تجهیزات باید از سراسرت. همخنین محدوده پوشرش

.باشدها صحبت از دو الی سه کیلومتر است( می)در جدیدترین طرح

های کنار جاده با اتصال به اینترنت و شبکه ترافیک شهری، اطالعات را با ها و آنتنایسرتگاه

حسگرهایی VANET ترین بخش شبکه کنند. در حقیقت، مهمبدل میوسیم خودرو رددستگاه بی

شوند و وضعیت خودرو و محیط خارجی های مختلف خودرو به کار گرفتههستند که باید در قسمت

1 Remote Vehicle Personalization / Diagnostics

2 Service Announcements

3 Content Map Database Download

4 Real Time Video Relay

23

بره عکس، فرامین راننرده یرا اطالعرات دریافتی از کننرد یراکننرده گزارشرا بره راننرده و کنترل

شرروند: حسررگرهای به دو نوع تقسرریم می VANET حسررگرها در .کنندخودروهای دیگر را اعمال

برای ART 3کننده. حسررگرهای خودمختار شررامل حسررگرهایمشررارکت حسررگرهایخودمختار و

برای سررنجش حداکثر MGT2های شرربکه، گرهسررنجش محدوده رادیویی و ارتباط خودرو با دیگر

برای تشررخیص MDT1تواند داشررته باشررد و هنوز در شرربکه باقی بماند،سرررعتی که راننده می

Sybil این حسررگر برای مقابله با حمالت) ی در شرربکه وجود دارندخودروهایی که به طور فیزیک

و حسررگرهای دیگری برای شررناسررایی وضررعیت خودرو در نقشرره و تعیین فاصررله با ( کاربرد دارد

کننده برای اعالم تغییر وضعیت خودروهای خودروهای جلویی و عقبی هستند. حسگرهای مشارکت

اطالعات مورد نیاز راننده و یره کاربرد دارند همسرررایره، رسررریردن بره یرک مکان خاص، دریافت

.((1-2)و (1-2)های )شکل

VANET هاینمایی شماتیك از حخگرهای شبکه -5-2 شکل

1 Acceptance Range Threshold

2 Mobility Grade Threshold

3 Maximum Density Threshold

22

VANET هایشبکههای حخگرهای تحت پوشش محدوده -9-2 شکل

NDNهای شبکه -2-5

ی ای است که تحت عنوان برنامه( یکی از پنج پروژهNDNگذاری شده )های نامی دادهشبکه

ی پیشین آن، ، پروژهNDNی شود. ریشهپشتیبانی می U.S. NSFمعماری آینده اینترنت از طرف

را ارائه آن 2221درسال به صورت عمومیآقای جاکوبسرون نام دارد و ابتدا 3شربکه محتوی محور

به (IP)کنونی 2نی برمیزبانتهای مببا تکامل طرح جاکوبسون از معماری شبکه NDNیکرد. پروژه

دست ههای مبتنی بر داده رسریده اسرت. این حرکت مفهومی ساده دارای مفاهیم بمعماری شربکه

.[1]ها استبرنامه ها وسازی و استفاده ازشبکهها، بهبود، پیادهآمده بیشتری در طراحی

در این قسرمت، انگیزه و دید کلی این معماری جدید و اجزاء و عملکردهای اصلی آنرا شرح

ار های تحقیقاتیکنونی، وضرعیت پیشرفت آن و چالش مدلهمخنین تصرویر کلی از خواهیم داد.

دهیم. ارائه می

باریك ای جدید با میانه دیدگاه کلی: طرح -2-5-1

متمرکز است که حداقل (IP) ی جامعیی شبکهمروزی بر روی الیهمعماری سراعت شرنی ا

ای باریک، رشررد کند. این مدل با میانهسررازی میپیاده را سررراسررری ارتباطعملکردهای الزم برای

1 CCN

2 host-centric

21

تر این اجازه را بدهد که و پایین های باالترسرررازد تا به تکنولوژی الیهانفجراری اینترنت را قادر می

،های ارتباطی، طراحی شد که بستهبرای ساخت یک شبکه IPمستقال نوآوری داشته باشند. اگر چه

کی، های تجارت الکترونیکاربردرشد تحمیل شده در ،کردندگذاری میرا نام فقط نقاط پایانی ارتباط

ی الب از اینترنت به جر به استفادههای اجتماعی و گوشی هوشمند منهای دیجیتال، شبکهرسرانه

های ارتباطی هستند و تر از شبکههای توزیعی، عمومیشبکه شرده اسرت. 3ی توزیعیعنوان شربکه

حل کردن مشکالت توزیع با پروتکل ارتباطی نقطه به نقطه، پیخیده و مستعد خطا است.

باریک را ین مدل میانهدهرد که وظایف اارائره میرا IP، تکراملی از معمراری NDNی پروژه

ها به جای نام گذاری مثال بسته ،نمایش داده شده است (7-2)این مدل در شرکل دهد.تعمیم می

معنای سررویس شبکه را از NDNتر،به طور خاص نقاط پایانی، قادر به نام گذاری اشریاء هسرتند.

تغییر داده "آن نام زاستفاده ا ی مشخص باواکشری داده"به "تحویل بسرته به آدرس داده شرده"

فیلم یا ی داده ازی هرچیزی مثل نقطه پایانی، قطعهگذار، قادر به نامNDNی ها در بستهاست. نام

ها و یره است.گرهکتاب و دستوری برای بازگرداندن

های مهندسی ودهد تا از ا لب ویژگیاجازه می NDNهای این تغییر مفهومی ساده به شبکه

ت شامل نه تنها ارتباطا ،تری از مشکالتی گستردهاینترنت استفاده کند تا محدودهی آزمایش شده

یانتها به انتها بلکه مشررکالت توزیع و کنترل محتوی را نیز حل کند. بر اسرراس سرره دهه تجربه

هایپایه :شودشرامل موارد زیر می آن های معماری کنونی اینترنت، طراحیتوانایی ها ومحدودیت

ترافیک در 1های نام گذاری شده( و ویژگی خودتنظیمی)از طریق امضاء بر روی تمام داده 2امنیتی

داده(. معماری آن شامل عملکردهای های درخواست وشبکه )با استفاده از تعادل جریان بین بسته

ی، ارسال چند مسیری و ذخیرهمانند توسعه شبکه ،طراحی شرده بر اسراس انتخاب کاربر و رقابت

باشد.ای میون شبکهدر

NDN 1اسررت که شرربکه اطالعات محور تری از شرربکهای از رویکرد تحقیقاتی عمومینمونه

1 distributed network

2 Security Primitive

3 Self-regulation

4 Information centric network

21

(ICN )[. 1اند ]های مختلف معماری اد ام شررردهآن طرح درکه شرررود.نرامیده میIRTF گروه

ای از وضرعیت تاسریس نموده اسرت. در این نوشرتار دید خالصره 2232رادرسرال ICNتحقیقاتی

. دهیمرا ارائه می NDNکنونی معماری

IPدر مقایخه با معماری NDNساختارهای اصلی تشکیل دهنده معماری -7-2شکل

NDNمعماری -2-5-2

ی نوع بسررتههای داده دو کنندهمثال مصرررف اسررت، ، مبتنی بر گیرندهNDNارتباطات در

کنند که مشررخص ها نامی را حمل میکنند. هردو نوع از بسررتهرا تبادل می 2و داده 3درخواسررت

ی طعهقتواند منتقل شود. مصرف کننده، نام می ای از داده است که در قالب یک بستهی تکهکننده

رستد.فدهد و آن را به شبکه میی درخواست قرار میی مورد نظرش را درون بستهداده

ها از این نام برای ارسررال درخواسررت به سررمت تولیدکننده)های( داده اسررتفاده مسرریریاب

،گره آن ی درخواسررتی را در اختیار دارد،ای رسررید که دادهکنند. زمانی که درخواسررت به گرهمی

ه کنند کلید تولید ازدیگر و به همراه امضایی یکبا را مورد نظر 1شامل نام و محتویی ی دادهبسته

مسیر معکوس را که داده، ی( ، این بسته8-2کند )شکل هر دو را به هم نگاشت می وگرداند برمی

کند.ی مورد نظر طی میی درخواست طی کرده بود برای رسیدن به درخواست کنندهبسته

1 Interest Packet

2 Data Packet

3 Content

21

NDNها در معماری ساختار بخته -8-2شکل

ی داده و درخواست، سه ساختار داده حمل بسته عملیاتجهت انجام NDNهر مسریریاب

ی ذخیره (FIB2 1پایگاه ارسال اطالعات یا (PIT3 2یا منتظرجدول درخواستهای ( 3دارد: را نگه می

درخواست ی کجا، بسته کی/ آیا/ .کندکه تعیین می 1، به همراه ماژول راهبرد ارسالCS1محتوی یا

گرداند که مسیریاب ارسال کرده است هایی را برمیتمام درخواست PIT(. 3-2)شکل را ارسال کند

ی حمرل شرررده در اینترنت را به همراه ، نرام دادهPITانرد. هر ورودی ازولی هنوز برآورده نشرررده

د، شررومی دریافتدرخواسررتی یکند. زمانی که بسررتهاش ثبت میورودی و خروجی 1هایواسررط

کند، اگر آن داده موجود بود، می بررسی را خود CS، داده ازجهت یافتن تطبیقی NDNمسیریاب

ی داده را از طریق همان واسررطی که درخواسررت از طرف آن آمده بود، ارسررال مسرریریاب، بسررته

که کند و در صررورتیخودش جسررتجو می PITصررورت مسرریریاب آن نام را در کند. در یر اینمی

ثبت PITی درخواسررت را در آن ورودی از افت شررد، به راحتی واسررط ورودی این بسررتهتطابق ی

ی درخواست را بر برای آن نام یافت نشرد، مسیریاب، بسته PITکند. در صرورتی که تطابقی از می

کند. زمانی که مسیریاب، کنندگان داده، ارسرال میبه سرمت تولید FIBاسراس اطالعات موجود در

1 Pending interest table

2 Forwarding Information base

3 Content Store

4 Forwarding Strategy Module

5 Interface

21

ی پایین دسرررتی، دریافت کرد فقط برای هرا برای یک نام از طرف چندین گر چندین درخواسرررت

بر اساس پروتکل 3هابا پیشوندی از نام FIBکند. ارسال می ، آن راسمت تولید کننده دراولین گره

تواند دارای چندین واسط خروجی برای هر پیشوند باشد. مسیریابی پر شده است و می

یک درخواست در موقعیت خاصی 1انداختن بیرون تصرمیم به 2ممکن اسرت راهبرد ارسرال

خواسررت مشررکوک به بخشرری از باشررند یا آن در 1های باالیی مزدحماگر تمام لینک بگیرد. مثال

خواسررت ی درراهبرد ارسررال، برای هر بسررتهشررود. انداخته می دور باشررد، بسررته DoSهای حمله

ی گیرد که چه موقع و کجا بسررتهند و تصررمیم میگردارا برمی FIBبزرگترین پیشرروند تطبیقی از

مسیریاب است. چون دری دریافتی های دادهی موقتی از بسته، ذخیرهCSدرخواست را ارسال کند.

تواند جهت برآورده ، مسرتقل از محل ورود یا ارسال آن معنادار است میNDN یی دادههر بسرته

های آتی، ذخیره شود.کردن درخواست

پیدا را PIT های، تطبیقی از ورودیNDNشرود، مسیریاب ای وارد میبسرته داده زمانی که

ثبت شده بودند ارسال PITهای پایینی که در آن ورودی از ی داده را به تمام واسطد و بستهکنمی

کند. خودش ذخیره می CSکند و آن داده را دررا حرذف میPIT کنرد. سرررپس آن ورودی ازمی

کنند و در صورتی که بسته های درخواست را طی میداده، مسیر معکوس بستههای همیشره بسته

1ی درخواست در هر لینک می شود که تعادل جریانبسته هری داده، حاصل یک بسته 1گم نشرود

ای هاشیاء محتوای بزرگی که شامل چندین بسته هستند، بسته بدست آوردنکند. برای را ایجاد می

ها در TCP Ackکنند و این همانندی در کنترل جریان ترافیک ایفا میادرخواسررت، نقش مشررابه

ی داده کنترل ای که از طرف مصرف کنندهی بازخورد زنجیرهاینترنت امروزی هستند: همان حلقه

شود. می

کنند. های درخواست و داده، هیچ آدرسی را از میزبان یا واسط حمل نمیکدام از بسرتههیچ

1 Name-Prefix

2 Forwarding strategy

3 drop

4 congested

5 Packet loss

6 flow balance

27

های درخواست را براساس نام حمل شده در بسته، به سمت تولیدکنندگان داده ها، بستهمسریریاب

ارسررال PITهای داده را بر اسرراس اطالعات وضررعیت موجود در کنند. همخنین بسررتهارسررال می

اند. این تقارن موجود در کنند، که این اطالعات از طریق هر درخواسررتی در هر گام ایجاد شرردهمی

شود )با مسیریابی متقارن می 3ی کنترل گام به گاماست و داده شامل حلقههای درخوتبادل بسرته

ای ههای مبدا یا مقصد را در تحویل بستهیا مسریریابی اشتباه نگیرید( و نیاز به هر مفهومی از گره

است IP مدل بر خالف تحویل انتها به انتها در این دقیقا کند وداده برطرف می

NDNی ها در گرهفرآیند ارسال بخته -6-2 شکل

ها نام -2-5-2-1

هیچ معنایی ولی دهند،ها را تشخیص میمرزهای بین بخش ،هاها، در ناماگر چه مسریریاب

هستند. این تصمیم طراحی، به هر 2، برای شبکه، مبهمNDN هاینام و دهندها نسبت نمیرا به نام

1 hop by hop

2 Opaque

28

گذاری را انتخاب کند که متناسرررب با نیازهایش دهد تا نوعی از طرح ناماجازه می برنامه کاربردی

کند که فرض میNDN مدلگذاری به تنهایی و مستقل از شبکه می تواند تکامل یابد. اسرت و نام

تولید شده است ممکن UCLAی که درها دارای سراختار سرلسرله مراتبی هسرتند مثال ویدیوینام

های نام در نمایش متنی ی بخشکننده جدا "/"باشد کهucla/videos/demo.mpg/ است دارای نام

دهد تا مفهوم و ها اجازه میکاربردها است. این ساختار سلسله مراتبی به URLاین شبیه به است و

به صرررورت UCLAی عناصرررر داده را نمایش دهند. مثال بخش سررروم از ورژن اول ویدئوی رابطه

/ucla/videos/demo.mpg/1/3 ها را ممکن چنین این اقدام، تجمیع نامشرررود. همنمایش داده می

ای هکند مرتبط باشد. نامسیستم خودکاری که ویدئو تولید میبا ucla/سرازد، مثال ممکن است می

ای که در محیط های محلی مفید است، همساز شوند. اگرچه انند به شکل حالت ویژهتومسرطح می

چنین ارائه مفاهیم الزم ها در هر دو سیستم مسیریابی و مقیاس و همفضاهای سلسله مراتبی از نام

ها ضروری است.از داده

ندگان باید کناند، مصرفهایی که به صرورت پویا تولید شدهدسرت آوردن مجدد دادهبرای به

ی مطلوبش بسازد و این در حالی است که قبال نام یا آن بتوانند به صورت قطعی نامی را برای داده

هد دکنندگان و مصرف کنندگان اجازه میالگوریتم قطعی به تولید (3 داده را ندیده است هر یک از

(2کسرران برسررند. تا بر اسرراس اطالعاتی که برای هر دو در دسررترس اسررت بتوانند به یک نام ی

ی مورد نظر را از طریق یک یاگرهای درخواست در ترکیب با بزرگترین تطابق پیشوند، دادهانتخاب

گرها ای از انتخابی سررادهکند که مجموعهآورند. تجربه به ما پیشررنهاد میچند تکرار بدسررت می

ن ای که اولیی مثال، مصرف کنندهدست آورند. براههای نسبتا شناخته شده بها را با نامقادرند، داده

را بررا ucla/videos/demo.mpg/1/خواهررد ممکن اسررررت را می demo.mpgورژن از ویرردیوی

باشررد و "ترین فرزندسررمت چ "تواند گر میگری از درخواسررت، تقاضررا کند و این انتخابانتخاب

بط با اولین بخش آن دریافت کند که مرت ucla/videos/demo.mpg/1/1/ای با نام ی دادهبسرررتره

دسررت آمده از اولین های بعدی را با ترکیبی از اطالعات بهاسررت. مصرررف کننده قادر اسررت بخش

دست آورد. منتشر کند و به کاربردگذاری در ی داده و قرارداد نامبسته

دست آمده است، باید دارای نام سراسری یکتایی باشد، ولی ای که به شرکل سراسری بهداده

23

شرررود فقط نیاز به ی مورد نظر اسرررتفاده میکره از آن در ارتباطات محلی برای یافتن دادهنرامی

توانند در چندین حوزه و مفهوم از ی تکی، میهای دادهمسیریابی محلی )یا انتشار محلی( دارد. نام

د.نروشن کردن نور در اتاق تا نام تمام کشورهای دنیا متغیر باش

باشد، مدیریت فضای نام نیز نمی IPبخشری از معماری آدرسطور که مدیریت فضرای همان

اسررت. NDN کاربردترین بخش طراحی گذاری، مهمنیسررت. اگرچه نام NDNبخشرری از معماری

های متحمل ها، برای عملکردهایی مثل توزیع محتوی، چندپخشرری، تحرک و شبکهگذاری دادهنام

کند.تاخیر پشتیبانی خود را ایجاد می

ها و گاهی اوقات کاربران قادرند فضرررای نام مخصررروص به خود را کاربردبهبود دهنردگران

افزایش نزدیکی چوناین مزایا شامل مواردی هم .باشدطراحی کنند و این مساله دارای مزایایی می

آن از شبکه با کاهش نیاز به نمایش ثانویه )رکورد نگه یو استفاده کاربردی یک نگاشرت بین داده

در 3زاعی انتبه پیکربندی شربکه(، گسترش محدوده کاربردداشرته شرده برای نگاشرت پیکربندی

.باشدمی دسترس برای توسعه دهندگان

یهایی را انتخاب کنند که توسعهها باید نامکاربردشرویم که چگونه ها متوجه میاز آزمایش

ی را برای قواعد و راهبردهای [1ر ]دطور که را مقدور نمایند. همان 2شررربکره در و تحویرل کراربرد

و جهت آسررران نمودن اندگذاری تبدیل نمودهاعد نامها را به قو، آنانردگرذاری اصرررالح نمودهنرام

زا. )برای مثال جهت استفاده اندسازی کردهی سیستم پیادهابخانهها را در کتها، آنکاربردی توسعه

ی معماری به موازات تحقیقات برای شرربکه، توسررعه ها برای. خوشرربختانه شررفافیت نام1پایگاه کد

دهد.ساختار فضای نام را اجازه می

هاگذاری دادههای نامنیازمندی -2-5-2-2

ذاری گعملکردهایی که توضریح داده شردند فقط درصورتی قابل پشتیبانی است که طرح نام

دهد تا تولیدکنندگان اجازه میها، به گذاری دادهها وجود داشته باشد. این طرح نامخوبی برای داده

دهد که دقیقا چیزی را که در دسرت دارند توضیح دهند و به مصرف کنندگان نیز این اجازه را می

1 Abstraction

2 Network Delivery

3 Code Base

12

گذاری برای طرح نام معینی هایای را بیان کنند که دقیقا نیاز دارند. در این قسرررمت نیازآن داده

کنیم.بیان می را هاداده

ی جغرافیایی مشخصی ی ترافیکی در محدودهدرو باید بتواند داده: خو3مقیاس جغرافیایی -3

تواند بزر یا چنین محدوده می، هم323راه را درخواسررت دهد. مثال بخش مشررخصرری از بزر

کوچک باشد.

ی زمانی مشرررخصررری را ی مرتبط با هر دوره: هر خودرو باید بتواند داده2مقیاس زمانی -2

12ی جدیدی داشررته باشرریم که مربوط به رخدادی در به داده درخواسررت دهد. ممکن اسررت نیاز

دقیقه گذشته و در موقعیتی بین موقعیت کنونی و مقصد ما رخ داده باشد.

های ی درخواستی با داده: ممکن اسرت به صرورت بالقوه، بسته1تشرخیص تکراری بودن -1

اشررته باشررد. چون تطابق د DSRC/WAVEی یکسرران ذخیره شررده در چندین خودرو از محدوده

آوری ای را جمعروز شدهای اطالعات ترافیکی بشوند و به صورت دورهجا میخودروها به سرعت جابه

ای ههای یکسان یک تولید کننده مهم است. عالوه بر این، بستههایی از دادهکنند، تعیین پاسخمی

دهند نیز باید به راحتی از طرف ای که از چندین منتشرکننده که رخداد یکسانی را توضیح میداده

کننده تشخیص داده شود.مصرف

دست کننده مهم اسرت که اطالعات ترافیکی درسرتی را به: برای مصررف1هاصرحت داده -1

گرها خاطر نقص حسدست آمده، یا دقیق نیستند یا بههای بهآورد. اگرچه درصرد مشخصی از داده

های افزایش دقت، اسررتفاده از شرروند. یکی از روشمیو محیط بسرریار پویا شررامل موارد نادرسررتی

ای را برای رخداد معینی در جاده اعالن اسررت مثال بر اسرراس تعداد خودروهایی که داده 1افزونگی

اند. ممکن اسرت برخی از خودروها، عمدا اطالعات لطی را در شبکه پخش کنند. این مشکل کرده

باشد.یتی مبتنی بر رمزنگاری قابل حل میتولیدکنندگان بداندیش با معیارهای امن

1 Geographical Scoping

2 Temporal Scoping

3 Duplication Detection

4 Data Accuracy

5 Redundancy

13

انتشررار اطالعات ترافیکی ارائه دادیم. اگرچه ممکن کاربرداطالعات را از : این کاربردنوع -1

های متفاوتی باشرررند. بنابراین باید ها دارای نیازمندیگذاری دادههای مختلف در نامکاربرداسرررت

د.را داشته باشن کاربردگذاری مختلف از هر ختارهای نامگذاری، قابلیت انطباق با ساساختارهای نام

1امنیت مبتنی بر داده -2-5-2-3

، خود NDNدهد، ی نقاط پایانی قرار میکه مسرررئولیت امنیت را بر عهده TCP/IPبرخالف

شررود که هر بسررته ها انجام میکند و این کار از طریق تولیدکنندگان دادهداده، خودش را امن می

داده را تعیین ءامضا منتشر کننده، صحت را تضمین و مبدا .[3]نمایندرمزنگاری میه را با امضا داد

که بداند که ها اعتماد کند بدون اینها، به آنی دادهکنندهشررود که مصرررفکند و این باعث میمی

رف نماید که به مصرا پشتیبانی می 2ایدست آمده است و اعتماد پیمانهاین داده چگونه و از کجا به

ی مشخصی از داده دهد تا استدالل کنند که آیا صاحب کلید عمومی برای قطعهها اجازه میکننده

در محتوایی خاص، ناشر قابل قبولی است.

های قابل اسرررتفاده برای مدیریت ی مکانیزمدومین تحقیق اعتماد اولیه، طراحی و توسرررعه

[ که یک 1] هایی انجام شده استآزمایش مراتبیبا هر دو مدل اعتماد سلسله اعتماد کاربر اسرت.

ند کدهد )یک بسته داده که کلید عمومی را حمل میفضای نام کلید، استفاده از کلید را اجازه می

ی مشخصی ( تا دادهی شخص ثالثی امضا شده استاست چون بوسیله 1به شکل مؤثری یک گواهی

ا داریم تا با استفاده از آن بتوان ارتباطات را ر 1از اعتماد ایزنجیره. در قسرمت بعدی را امضرا نماید

توافق شده امن نمود.تماد از پیشبدون نیاز به مراجع اع

برای کنترل و دسترسی به محتوی و امنیت تجهیزات زیرساخت NDNمحور در امنیت داده

ی هاان دادهتوانند با رمزنگاری و توزیع کلیدها به عنوها میکاربردهای طبیعی اسررت. کاربرددارای

ها را کنترل کنند و این مساله، امنیت داده را نسبت به ، دسترسی به دادهNDNی رمزنگاری شرده

های کنترلی )مانند هر کند. نیاز به امضررا در مسرریریابی شررربکه و پیاممحدود می کاربردپیرامون

1 Data-Centric Security

2 Finegrained

3 Certificate

4 Web of Trust

12

در مقابل های مسررریریابیی محکمی برای ایمن کردن پروتکل( شرررالودهNDNی دیگری از داده

به همراه ماژول راهبرد 1از ارسال چندمسیری NDNکند. استفاده ایجاد می 2بردارییا کاله 3مداخله

1هایها قادرند آشررفتگیکند زیرا مسرریریابجلوگیری می 1رباییارسررال تطبیقی از حمالت هواپیما

دسررت جایگزین بههای ها را از مسرریرایجاد شررده به واسررطه این حمالت را تشررخیص دهند و داده

توانند در کنند، ابزارها میبه محتوی توجه می 1، بیشتر از ابزارهاNDNهای [ چون بسرته1آورند. ]

نیاز است، در مقابل سایر حمالت مبتنی 7های تسرکینمعرض حمله قرار بگیرند، اگرچه به مکانیزم

ایمنی داشت. DoS8آسای درخواست ی سیلمانند حمله NDNبر

و ارسال مخیریابی -2-5-2-3

این امر، سه مشکل ایجاد شده .باشدها میها بر اساس نامو ارسرال بسرته NDNمسریریابی

تمام شردن فضای آدرس، این مشرکالت شرامل:بردرا از بین می IPی آدرس در معماری بوسریله

ها هیچ مشررکلی برای تمام شرردن فضررای آدرس دیگر .باشرردمی و مدیریت آدرس NAT 3پیمایش

، NDNوجود ندارد چون NATپیمایش از نظرون فضای نام، نامحدود است. هیچ مشکلی نداریم چ

دهد. نهایتا انتسرراب آدرس و مدیریت آن در بدون آدرس عمومی یا خصرروصرری کارش را انجام می

باشد.های محلی نیاز نمیشبکه

NDN 33ضعیتو حالت و 32های مسریریابی قدیمی همخون بردار فاصلهتواند از الگوریتممی

ای کند که داده، پیشوند نامی را منتشر میIPبه جای انتشار پیشوند NDNاستفاده کند. مسیریاب

دست آوردن آن است و پروتکل مسیریابی، این اطالعات را مسیریاب نیازمند به ودهد را پوشش می

های روتکلسررازد. پرا میآنFIB کند. این اطالعات در هر مسرریریاب،از طریق شرربکه منتشررر می

توانند بر اسرراس مسرریری با پیشرروند نام، تطبیق داده می BGPو OSPFمسرریریابی قدیمی مانند

1 Tampering

2 Spoofing

3 Multipath

4 Hijacking

5 Anomaly

6 Device

7 Mitigation

8 Interest Flooding Dos

9 Traversal

10 Distance Vector

11 Link State

11

شرررود و با های یکتا انجام میای از بخشعنوان دنبالهها بهشرررونرد. این عمرل با رفتار کردن با نام

رفتار FIBصرورت بزرگترین تطبیق پیشروند از نام در بسرته درخواست در طول جدول ها بهبخش

شود.می

کند ، ارسال را پشتیبانی میNDNی ی دادهدر هر مسیریاب با استفاده از نقشه PITوضعیت

ی که دادهنمایند و بعد از اینهای ورودی را ثبت میو واسط منتظرها، هر درخواست که این نقشره

وضعیت که بر اساس کند. این از رخداد، درخواست را حذف می Timeoutمناسربی پیدا شد با یک

متفاوت است. بر اساس اطالعات موجود در IPی بدون حالت در ی دادهبسرته و گام است، با نقشه

FIB توان از ماژول راهبرد ارسررال تطبیقی در مسرریریاب اسررتفاده کرد که گیری کارایی میو اندازه

نیم، کدام واسط ارسال کگیرد: چه درخواسرتی را به های با اطالعی در موارد زیر میگیریتصرمیم

های اجازه ماندن دهد، تقدم نسبی درخواست PITورده نشده را در های برآچه تعداد از درخواسرت

مختلف، ارسررال درخواسررت از طریق چندین واسررط، تعادل بار و انتخاب مسرریرهای جایگزین برای

ورده درخواست برآکه بینی کندپیش[. اگر مسیریابی 7 و 1] شدههای یافتجلوگیری از شرکسرت

وجود ندارد یا ازدحام FIBهیچ ورودی ارسالی در و خراب بودن پیوند بعدیدلیل شود مثال بهنمی

های قبلی که درخواست را را به تمام همسایه NACKتواند یک مسیریاب می ،زیادی رخ داده است

ریاب دریافتی، ای ممکن است موجب شود که مسیNACK[. چنین 1ارسرال کرده بودند بفرستد ]

، PITها ارسال کند تا شاید بتواند مسیرهای جایگزین را بیابد. وضعیت درخواسرت را به سایر واسط

ها را دور بیندازد. همخنین به ها را شناسایی کنند و آنی بستهسازد تا حلقهها را قادر میمسیریاب

ی داده استفاده کنند.تولیدکننده دهد تا به صورت آزادانه از چندین مسیر به سمتها اجازه میآن

هایی را ی واسررطتوان به اهداف با ارزش دیگری رسررید اول چون مجموعهمی PITاز حالت

یها آمده است، طبیعتا از تحویل دادهی یکسان از طرف آنکند که درخواسرتی برای دادهثبت می

بسته داده را باز میگرداند، کند. دوم، چون هر درخواسرتی حداکثر یکپشرتیبانی می 3چندپخشری

تواند ، تنظیم نماید تا بمنتظرهای تواند بار ترافیک را با کنترل کردن تعداد درخواستمسیریاب می

1 Multicast

11

ی بار مسیریاب است که با دهندهنشان PITهای دسرت یابد. سروم، تعداد ورودی 3به تعادل جریان

کند، درنهایت، انقضرررای زمان ورودیرا محدود می DDoSی آن، تاثیر حمله اندازهمحدود کردن

PIT شررود و اطالعات واسررط ورودی در هر سررطر از تر حمالت میمنجر به تشررخیص ارزانPIT

.نمایدپشتیبانی 2عقباز طرح روبه دتوانمی

1ایی درون شبکهذخیره -2-5-2-5

مستقل هوم،از نظر مفکند ، نام و امضایی را در خود حمل میNDNی ی دادهچون هر بسته

تواند بسررته داده ی آن اسررت. بنابراین مسرریریاب میکنندهیا درخواسررت ء(مبدا) از دریافت کننده

ها اسررتفاده های آتی از آنخودش ذخیره کند و برای پاسررخ دادن به درخواسررت CSدریافتی را در

قادر نیستند از PIهای است ولی مسیریاب IPهای در مسیریاب 1ی بافر، شبیه به حافظهCSنماید.

استفاده نمایند و این درحالی است که ی داده بعد از ارسرال آن به سمت مقصد، مجددایک بسرته

ای از به شررکل مشررابه NDNها مجددا اسررتفاده کنند. توانند از آن بسررتهمی NDNهای مسرریریاب

های ثابت به در مورد فایل NDNکند. ها اسرررتفاده میداده دسرررت آوردنبرهکرانرال و مخزن در

یتوانند از ذخیرهیابد و حتی محتواهای پویا نیز میها دسرررت میترین حالت در تحویل دادهبهینه

1اهبسته گم شدنالدرنگ( یا ارسال مجدد بعد از در چندبخشی )مثال کنفرانس از راه دور ب 1هاداده

دست یابد.

کند کهتر پشتیبانی میپایدارتر و حجیمی از حافظه درون شربکه CSاین معماری عالوه بر

سرررازها از شرررود. این نوع از ذخیرهنامیده می Repoگویند و به طور مختصرررر می 7بره آن مخزن

شود نیز گفته می CDNs8های تحویل محتوای امروزی یا هایی که شبکههایی شبیه به آنسرویس

ا ، بکاربردی ای از الیهه عنوان زیرالیهها بکند و این امر، بدون مهندسررری کردن آنپشرررتیبانی می

شود.ها انجام می( برای راه انداختن آنDNSهای پروتکل خالق )مثل تغییر استفاده از حقه

1 Flow Balance

2 Push-Back

3 In-Network Storage

4 Buffer Memory

5 Caching

6 Packet loss

7 Repository

8 Content Delivery Networks

11

ها را در آن IPهای مختلفی از محرمانگی گرذاری شرررده، نگرانیهرای نرامذخیره کردن داده

د تا بتوان متوجه شررد که چه کسرری چه توان سرررایند بسررته را امتحان نمومی IPدارد. در مدل پی

پذیر را امکان امر ی اینمشرراهده NDNها در ی دادهگذاری و ذخیرهکند. نامای را مصرررف میداده

ولی بدون آدرس مقصررد آن، شررناسررایی این که ،ای درخواسررت شررده اسررتسررازد که چه دادهمی

که وی به شکل مستقیمی به )مگر این .باشردرا درخواسرت کرده اسرت، دشروارتر میکسری آنچه

نوع دیگری از محرمانگی NDNی یکسانی به عنوان میزبان متقاضی متصل باشد( بنابراین زیرشبکه

دهد.پیشنهاد می IPهای کنونی را نسبت به شبکه

ی ای به عنوان مزیت اولیهشررربکهی درونای بر روی حافظهطور ویژهبرخی از محققران بره

تر نسرربت به های قویقادر اسررت از معماری NDN[. اگرچه 31اند]کرده تاکید ICNهای معماری

TCP/IP مراننرد ،CDN پشرررتیبانی کند. همخنینNDN ها، عملکردهای دیگری مثل امنیت داده

ی را عرضه ادهد که مزایای مهم و قابل توجهرا ارائه می 2ی دارای حالتی داده، نقشه3تعادل جریان

کند.می

عملکرد انتقال -2-5-2-9

ای نیست و پروتکل انتقال امروزی )مثل تحویل ی انتقال جداگانهدارای الیه NDNمعماری

ها خانهبرده است که از کتاب کاربردی ( را به الیهDemultiplexingقابل اطمینان،کنترل ازدحام و

ورت وی پی انتقال مانند شمارهکند. اطالعات الیهو ماژول راهبرد در نقشره ارسرال پشرتیبانی می

های داده وجود ضرروری هستند، تمام اطالعاتی که برای انتقال نیاز است، در نامشرماره ترتیب یر

دهد که برای آن نام، درخواسررت را به کجا نشرران می ucla/videos/demo.mpg/1/3/دارد مثال نام

( و هر اطالعات دیگری که Videos/ها را دریافت کند )ی باید آنکاربرد(، چه ucla/ارسررال کنیم )

.، بخش سوم(3است )مانند ورژن کاربردمبتنی بر

تیبان ای پشررهیا کتابخانه کاربردی به تحویل قابل اطمینانی نیاز دارد، خود کاربردزمانی که

آن را Timeoutدهد و زمانی که نیاز شد، مثال بعد از یک ر را نشان میآن، وضعیت درخواست حاض

1 Flow Balance

2 state-full Data Plane

11

ها برای کنترل بار ترافیک با توانایی گره NDNکنرد. نیازهای تعادل جریان در یمجرددا ارسرررال م

تواند کنترل ازدحام در هر گام، می منتظرهای خودشرران از طریق محدود کردن تعداد درخواسررت

را کردن، تاثیر آن ذخیرهرخ دهد، 3های ناشی از ازدحامشدنمؤثری را در شبکه ایجاد کند. اگر گم

با ،هابسته گم شدن اند درست بعد ازجددا ارسرال شدههایی که مدهد چون درخواسرتکاهش می

2از نوعی از فروپاشی ازدحام NDNشوند. بنابراین ، پاسخ داده میهشدذخیرههای اسرتفاده از بسته

هد دشود نیز رخ میکند که در اینترنت امروزی که بسته، نزدیک به مقصدش گم میجلوگیری می

کند.مصرف می در اینترنت امروزی های مجدد از طرف مبدا آن پهنای باند بیشتری رالو ارسا

NDNی معماری توسعه -2-5-3

های داده و درخواست نیاز های اسرتانداردی برای بسررتهبه فرمت NDNهای پروتکل ویژگی

ز ای شبکه های اسرتاندارد برای تشرریح عملکردهایی ضروری هستند که الیهدارد. همخنین فرمت

، نیازمند NDNی عملیاتی ساخت شبکه .(1کند. )مثال مدل جدید میانه باریکها پشرتیبانی میآن

گذاری، ارسرال و مسیریابی مؤثر، راهبرد ارسال و مدیریت های نرم افزاری اسرت تا از نامخانهکتاب

کنند، )تخصیص یپشتیبانی م IPهایی که از ها همانند بخشخانهاعتماد پشتیبانی نماید. این کتاب

طور طبیعی از ی معماری نیستند ولی به(، بخشری از هستهDNSهای مسریریابی و آدرس، پروتکل

دهد که بتوان این را شررررح می کاربردهای مبتنی بر کنند. این قسرررمت بخشآن پشرررتیبانی می

ها بهبود داد و طراحی نمود.معماری را با آن

1یکاربردتحقیقات -2-5-3

اسررت تا بتوان به بهبود و NDNها بر روی کاربردرویکرد این پروژه، سرراخت و طراحی انواع

سازی های پشتیبان آن، برای آزمایش پیادهسرازی معماری دست پیدا کرد، همخنین از ماژولپیاده

یای ، کارایی و مزا1و تصدیق 1، تاییدکاربردی مبتنی بر شود. توسعههای آن اسرتفاده مینمونهپیش

1 Congestion losses

2 Congestion Collapse

3 New Narrow Waist

4 Application Research

5 Verification

6 Validation

17

ها اسررت که را دربر دارد. این مزایا شررامل چگونگی انجام مسرریریابی از طریق نام NDNعملیاتی

شرود. با کاهش پیخیدگی، شانس خطا، زمان و های توزیعی پیخیده میکاربردموجب ترویج تالیف

یابد.سازی کاهش میی طراحی و پیادههزینه

ی ، پنج حوزهNDNهای کاربردهایی از هنمونچندین سررال تالش برای طراحی و بهبود پیش

( 1 2های اعتماد( ماژول2 3( فضاهای نام3نماید: را مشرخص می کاربردی مهم تحقیقاتی در زمینه

این ،1اندازیو خودراه 1، کشررف1گاه( وعده1ها سررازی داده( همگام1ای شرربکهذخیره کردن درون

ای هراحی فضای نام باید فعل و انفعال بین نیازمندیآید. طوجود میها بهکاربردها در مقابل چالش

همراه ارسال و مسیریابی ها و سازماندهی اطالعات مرتبط با اعتماد را بهدر توزیع داده کاربردسطح

اندازی و پشتیبانی تحرک ها، خودراهی در بدست آوردن ناماهای مشابهمؤثر را درنظر بگیرد. چالش

در کنند را بیان می NDNهای هایی که مزایا و چالشکراربرداز آخرین وجود دارد. چنردین مثرال

است. ادامه، بیان شده

:1جریان ویدئو -2-5-3-1

عملیاتی جریان ویدئو بوده است که مزایای عملی از کاربرد، NDNهای کاربردیکی از اولین

پخشرری نشرران می دهد که به صررورت ارثی از کرش کردن و چند را NDNتحویل رسرانه بر اسرراس

نیاز به ارتباط مسرررتقیم بین تولید کننده و NDNویی مبتنی بر ئوید کاربردکند. پشرررتیبرانی می

شررود که این کار با این موجب مسررتقل بودن از مقیاس منتشررر کننده می ومصرررف کننده ندارد

شود.انجام می NDNای در شبکهی درون استفاده از ویژگی ذخیره

7کنفرانس بالدرنگ -2-5-3-2

های سررت که زیرسرراختی برای بررسرری تکنیکای اصررحبت متنی چند کاربره، 8چتکرونو

1 Names Space

2 Trust Module

3 Vendezvous

4 Discovery

5 Bootstrapping

6 Video Streaming

7 Real-Time Conferncing

8 Chrono Chat

18

ن بدو ها فراهم کرده اسررت و قابلیت پشررتیبانی از صررحبت نظیر به نظیر را نیزسررازی دادههمگام

و آخرین کار بر روی ابزار NDNvideoو کرونوچت با ترکیب تجاری .دارد ی مرکزیدهندهسرویس

ویدئو کنفرانسرری اسررت که از پایگاه کدهای کاربردرسررید که ndnrtcبه توانکنفرانس صرروتی می

Webrtc سرررازی در توان برای کنترل ازدحام، تطبیق نرخ و همگاماز آن می کند واسرررتفراده می

ارتباطات بالدرنگ استفاده کرد.

3های خودکارساخت سیختم -2-5-3-3

است زیرا فضای NDNآلی برای تحقیقات ی ایدهشاخه 2ساخت خودکار سریستم مدیریت و

ی توانند از کنترل احراز هویت شرردهیک مدل اطمینان می نامی که به دقت طراحی شررده اسررت و

.[3]د حسگرها پشتیبانی نمای

1ی خودروییشبکه -2-5-3-3

مزایای زیادی را NDNمعماری در آن، شرربکه خودرویی، یکی دیگر از قلمروهایی اسررت که

بدسررت آوردن محتوی بر اسرراس موقعیت و مدل جدید اعتماد جهت پشررتیبانی از .دهدمی ارائه

هایی که در آزمایش .[32]نه از مزایای این معماری می باشررردطلبراارتبراطرات موردی و فرصرررت

شده است NDNکلی ی پروتهایی در پشتهروزآوریبه باعثهای خودرویی انجام شرده است کاربرد

شده WiMAXو 3G/LTE ،DSRC/WAVE ،Wifiمثل هاکه شرامل پشرتیبانی از سرایر رسرانه

های خودرویی ها است که در آن گرهی شربکه از حمل کردن دادهنی الیههمخنین پشرتیبااسرت.

NDNز ااند و تطبیقی در کانال پخشی شنیده ها راقبال آن کنند کهمی ذخیرهای را های داده، بسته

شان ندارند تا بتوانند در آینده آنها را به سایر خودروها ارائه دهند یا PITدر منتظرهای درخواسرت

ها ارسال کنند.ساختآنها را به زیر

NDNارسال در یابی ومخیر -2-5-5

رو است. تیم با دو چالش اصلی راهبرد ارسال و ارسال مقیاس پذیر، روبه NDNمدل ارسرال

1 Building Automations Systems

2 BAS/BMS

3 Vehicular Networking

13

تا از اندرا به طور موازی توسعه داده NDNهای مسیریابی مبتنی بر از پروتکلای نمونهپیش ،پروژه

ای هپروتکل مدلهای مختلفی، آزمایش پشتیبانی نماید. در حالت در بستر 3متوسط لغات نزدیک و

های نرم افزاری کنونی را آشکار نموده است. های گم شده در کتابخانهمسیریابی، ویژگی

2ارسالطراحی راهبرد -2-5-5-1

ی است. با استفاده NDNای ،کلید انعطاف پذیری و کارایی ماژول راهبرد ارسال در هر گره

های مصرررف تواند درخواسررت، راهبرد ارسررال تطبیقی میNDNموثر از ظرفیت چند مسرریری در

تعادل بار در بین مسررریرها، ،یر اجرایی که موجب کنترل ازدحامکننده را از طریق بهترین مسررر

به مقصد شرودمی DDoSالعمل در مقابل حمالتی مثل کشرف و انجام عکس گیری از خرابی وجلو

ی تحقیقاتی جدیدی اسررت که دارای سررؤاالت باز [. ولی طراحی راهبرد ارسررال، شرراخه1]برسرراند

ها و ابزارهای مختلف است.بسیاری در مورد چگونگی طراحی راهبردهای ساده و کارا برای زمینه

1ارسال طراحی موتور -2-5-5-2

پشتیبانی کند که شامل جستجوی سریع 1تلگراف-های سرعتموتور ارسرال باید از عملیات

ها میلیارد نام ی میلیونی کافی جهت ذخیرههایی با طول متغیر، ساختارهای دادهجداول برای نام

ا رپذیری شدت مقیاس موتور ارسال به و پردازش سرریع بسرته اسرت. اعضراء تیم پروژه، ساختار و

را در کمتر از FIBی چندین میلیون ورودی سررازی ذخیرههای شرربیهنمونهاند. پیشپیشررنهاد داده

کنند. در حد میکروثانیه پشتیبانی می FIBمگابایت و سرعت جستجوی 32

طراحی پروتکل مخیریابی -2-5-5-3

بر نام نمونه از ارسرررال مبتنیسرررریعا به صرررورت پیش ،NDNاولین پروتکل مسررریریابی

ای از های دیگری به صورت ماجراجویانه انجام شده که توسعهسرازی شده است، اگر چه روشپیاده

OSPF کند تا پیشوندهای [ و نوع جدیدی از اعالن وضعیت لینک یکتا را تعریف می33]1باشردمی

بر نامی را محاسررربه نماید ولی این تطبیق سررراده از پروتکل مبتنی FIBهرا را حمرل کنرد و نرام

1 Near-term , Medium-term

2 Forwarding Strategy Design

3 Forwarding Engine Design

4 Wire-Speed

5 OSPFN

12

جلوگیری کند و زیر GREمواجه است که باید از مدیریت تونل NDN با بار IPمسیریابی مبتنی بر

، مسیریابی حالت پیوند مبتنی NDNرا مدیریت کند. پروتکل مسریریابی کنونی IPهای آدرس الیه

ها نامها و کلیدها از ها، فرآیندها، دادهها، مسیریاب[ که برای شرناسایی شبکه32اسرت ] NDN3بر

قادر است برای تبادل پیام های مسیریابی از هر کانال ارتباطی مثل اترنت، NLSRکند. استفاده می

های درخواسررت اسررتفاده ها از بسررتهاسررتفاده کند. مسرریریاب TCP/UDPهای ، تونلIPتونل های

ها هاین بستشوند. های داده حمل میهای مسریریابی را بدست آورند که در بستهکنند تا آپدیتمی

یاب، مسیردر هر NLSRاند تا احراز هویت آنها را تایید نمایند. از طرف مسیریاب اصلی امضاء شده

FIBی ارسال های مبتنی برنام و چند مسریری را ایجاد می کند تا بتواند از نقشرهNDN پشتیبانی

نماید.

دیگری اسررت: اربردکنیازمند در نظر گرفتن ابعاد یکسررانی برای هر NLSRطراحی پروتکل

( چگونه کلیدهای 2گذاری کنیم های مسررریریابی را نامها وآپدیتها، لینک( چگونره مسررریریاب3

( انتشرررار 1رمزنگراری را توزیع نمرائیم و چگونره از اعتمراد این کلیدها، اطمینان حاصرررل کنیم

( 1دارد. Pullingاست( نیاز به Pushing)که به صورت OSPFهای مسیریابی که بر عکس آپدیت

ل بندی کنیم تا از طریق آن بتوان ارساچگونه چندین گام بعدی برای هر پیشوند نام را تولید و رتبه

پذیر ساخت. را امکان NDNچند مسیر

ابداع طرح های جدید مخیریابی -2-5-5-3

اسرررت. 2نیازمند انتشرررار همبندی و اطالعات کنترل IPی مسررریریرابی در معماری امروزه

گرایی گسرترش یافته، مانند کشررف مسیر در صورت رخ محاسربه مسریر و زمان هم چنین بایدهم

ی ارسررال، کشررف سررریع خطا و ، خود نقشررهNDNدادن نقص و عیب نیز در نظر گرفته شررود. در

و 1آن را انجام می دهد که این امر موجب کاهش نقش مسررریریابی برای ارسرررال خودکار 1ترمیم

ی انتشررار اطالعات بلند مدت از توپولوژی و سرریاسررت می شررود. این جداسررازی موجب مطالعه

1 NDN-Based Link-State Routing

2 Policy

3 Recovery

4 Bootstrapping

13

پذیر نیستند. برای امکان IPهای شود که در شبکهیرند و آزادتر میرویکردهای مسیریابی مقیاس پذ

که این کار با انتشررار کندپشررتیبانی می 3اکنون از نوعی مسرریریابی شرربه هذلولی NLSRمثال

بندی اینترنت در سررطح شررود. همهایی هذلولی در اعالن وضررعیت پیوند انجام میهنگ کنندههما

ASبندی شرده است. که دارای ارتباط عمیقی با ، دنیایی کوچک بدون مقیاس و به شردت خوشره

بندی مسیریاب و فضای فرض کنید هم بندی زیرین است.همی هندسره هذلولی از فضرای پوشیده

هایی از هر پیشررروند نام مثل هماهنگ ار هذلولی اسرررت که از هماهنگ کنندهنام، دارای سررراخت

. ام بعدی را محاسبه نمودتوان استفاده کرد تا با استفاده از ارسال حریصانه، گی همسایه، میکننده

تر اسررت اش که به نام مقصررد نزدیکی درخواسررت را به مسرریریاب همسررایهیاب، بسررتههر مسرریر

با پروتکل های مسیریابی وضعیت پیوند در NDNدر هذلولیارایی مسیریابی فرستد. مقایسه کمی

گرادیان 2حال انجام اسرت. احتماال سرایر رویکردهای ممکن برای مسیریابی )مثل دنیاهای کوچک

را داشته باشند. NDNارزش اکتشاف برای 1گیرنفوذ همه شبه پتانسیل،

مدیریت اعتماد -2-5-9

کلید مناسبی را بدست آورد که در فیلد ی داده، قادر استسرتهبرای تایید امضرای ب کاربرد

Key Locator از بسرته قرارداد و این شربیه به هر محتوای دیگری است. ولی مدیریت اعتماد مثل

به عنوان چالش اصلی کاربردی مشخص در یک کلید داده شده برای بسته 1چگونگی تعیین اعتبار

سو با رویکرد آزمایشی، همراه ، همNDNمورد مدیریت اعتماد در تحقیقات مطرح است. پژوهش در

سپس کنندشرود ابتدا مشرکالت خاص را حل میاسرتفاده می گیرد وانجام می کاربردی با توسرعه

کنند.الگوهای مشخص را شناسایی می

1 Hyperbolic

2 Small World

3 Epidemic Percolation

4 Authenticity

12

11

:3فصل

استفاده از معماری بردهایراه

NDN های بر روی شبکه

VANET

11

11

مقدمه -3-1

را بررسی VANETهای در شبکه NDNسرازی معماری های پیادهمدلابتدا ،در این فصرل

باشررد. پس از تشررریح می VENDNETو CCVN، لوکاس هایمدلها شررامل این روش .کنیممی

نماییم. در ها را بررسررری میدر این مدل NDNی کاربرد معماری ها، نحوهجزئیات هر یک از روش

ها جهت بهبود فرایند انتشار داده NDNی این فصل راهکارهای موجود در استفاده از معماری ادامه

نماییم.بررسی می را VANETهای در شبکه

مدل لوکاس -3-2

)ارتباطات خودرو با V2Iای سرررازی ارتباطات شررربکههای خودرویی با پیادهشررربکرهاخیرا

و V2V. مرحله بعدی تبدیل ارتباطات ه اسررتتجهیزات زیرسرراخت( دچار تحولی شررگرف گردید

V2R سرریم برای اسررت. تکنولوژی بی بوده ای( به واقعیت)ارتباطات خودرو با تجهیزات کنار جاده

[ در حال 31برد تخصررریص یافته(]یا ارتباطات کوتاه DSRCی پیوند )مثل در الیه V2Vارتباطات

سازی کنند.را پیادهصنایع خودروسازی آنرود که در چند سال آینده تمام تکامل است و انتظار می

های موردی خودرویی چالش برانگیز است. در محیط TCP/IPی پروتکلی اگرچه اسرتفاده از پشرته

ها باشد زیرا این محیطنمی VANETهای ، مناسب شبکهIPدر واقع مدل ارتباطی مبتنی بر مکان

و VANETهای تمایز شبکهای هسرتند که وجهبرد و ناپیوسرتهبسریار پویا و دارای ارتباطات کوتاه

های سیمی است.شبکه

، یک معماری پیشرررنهادی جدید برای نسرررل آینده اینترنت اسرررت که NDNهای شررربکه

که جای اینبه NDN. باشدمی VANETهای گیری جدیدی در طراحی شبکهی جهتدهندهنشران

های دست آوردن دادهته باشد بر روی بهپایانی تمرکز داش یبین دو گره 3بر روی ایجاد یک جلسره

از میان برداشرته است و به نوعی ها رااسرتفاده از آدرس گره NDNهر گره، تمرکز دارد. مورد نظر

آورد، بنابراین مدل تبادل هرا بدسرررت میکراربردی هرای دادههرا را مسرررتقیمرا از طریق نرامداده

باشدمی V2Vها در ارتباطات نیاز تبادل دادهآلی متناسب به شکل ایده NDNدرخواست/پاسخ در

[31].

1 Session

11

ای از استفاده و مدل ساده V2Vگذاری شده جهت ارتباطات های نامدر کارهای قبلی از داده

از طریق مدل لوکاس،[ اولین مرحله از ارزیابی 31[. در ]1ها ارائه شرررده اسرررت]گرذاری دادهنرام

جایی که نام اولین طراح این مدل لوکاس است، از آن .سازی شده ارائه شده استهای شبیهآزمایش

د که نکناسررتفاده می یسرریماز کانال بی V2Vارتباطات موردی چون ایم.را مدل لوکاس نامیدهآن

حلی جهت کم است، بنابراین چالشی بزر و اساسی وجود دارد که همان ارائه راه 3طبیعتا انتشاری

ها پرداخت. تا بتوان به صورت کارامد به انتشار داده باشدمی 2کردن تصادم

در ابتدا مکانیزمی ارائه شود[ به صورت زیر خالصه می31] مدل لوکاس ی ارائه شده درایده

کند، مانند استفاده از اطالعات جغرافیایی ها را منتشر میداده 1گسترپیش است که به صورتشرده

گونه پروتکل های درخواسرررت را بدون هیچشرررود تا بسرررتهرفته میها به کار گهای دادهکه در نام

های شده است که از نامای توسعه دادهNDNی پخشی مسریریابی ارسرال کند. دوم، پروتکل سراده

ی از کارایی انتشررار اطالعات کند. سرروم، معیارهایی کمای جهت کاهش تصررادم اسررتفاده میداده

های شامل اطالعات ترافیکی دهد که بستهارائه شرده اسرت. نتایج حاصرله نشان می V2Vترافیکی

از طریق خودروهای در حال حرکت 1کیلومتر بر ثانیه، با ارسررال چندگامی 32توانند با سرررعت می

منتشر شوند.

خودروالف( شود: های خودرویی به طور کلی به چند گروه تقسیم میادبیات پژوهش شربکه

ایخودرو با واحدهای کنارجادهج( (V2Vب( خودرو با خودرو ) (V2I1) زیرسررراخت زاتبا تجهی

(V2R1) زمانی که جهت ارسال اطالعات ترافیکی از ارتباطات .V2I های زیر شود چالشاستفاده می

همیشه در دسترس نیست. ب(ممکن است، ارسال اطالعات 3G/LTEآید: الف( پوشش وجود میبه

بر روی اسرررتفاده از مدلنرت برا تراخیرهرای طوالنی مواجره گردد. بنابراین در این از طریق اینتر

طرح در ترکیب با ارتباطات شده است و اینجهت انتشار اطالعات ترافیکی تمرکز V2Vارتباطات

1 Broadcast

2 Collision

3 Proactive

4 multi-hop

5 Vehicle-to-Infrastructure

6 Vehicle-to-Road Side Unit

17

V2R گو است.نیز پاسخ

به عنوان جایگزینی برای مدل ارتباطی در صرررنعت NDNدر کرارهرای قبلی اسرررتفاده از

گذاری مطرح خودرویی در سررطح مفهومی بررسرری گردید و به عنوان پیشررنهادی برای قرارداد نام

را در ارتباطات NDNارائه شرررده اسرررت که مفهوم 3ایالیهپروتکلی بین مدل لوکاسگردیرد. در

کند.اعمال می V2Vای شبکه

افیکینتشارسریع اطالعات ترا -3-2-1

2سناریوی برنامه -3-2-1-1

ها با راه، انتشرررار اطالعات ترافیکی در بزر مدل لوکاسدر سرررنراریوی برنامه مورد تمرکز

که تمام خودروها مجهز به ابزارهای ارتباطی شررده اسررتاسررت. تصررور V2Vاسررتفاده از ارتباطات

ها از طریق کانال هسررتند. عالوه بر آن فرض شررده اسررت که تمام خودرو NDNسرریم و ماژول بی

قادر به برقراری ارتباط هستند. همخنین خودروها قادر به جمع آوری اطالعات ،سیم مورد توافقبی

ها، تصررادفات، انسررداد تراکم ترافیکی در جاده این اطالعات مانند از محیط پیرامون خود هسررتند،

.باشدمی ها و یرهجاده

ا هبه طور عمده بر روی بخش ارتباطی است، چگونگی تولید داده جا که فعالیت کنونیاز آن

انتشار اطالعات تصادف و کاربردخارج از بحث این نوشتار است. با این فرضیات، مورد کاربرد اولیه،

خواهد بداند که آیا هیچ ای در جاده میباشد. به طور خالصه رانندهتراکم ترافیک می اطالعات حجم

رباره دراننده بتواند تانه، ی وی وجود دارد یابینی شرردهترافیکی در مسرریر پیش تراکمتصررادف یا

برای کاربردهای کمکی ،در این سررناریو، اطالعات تصررادف جایگزین تصررمیم بگیرد.انتخاب مسرریر

.گیردی مجدد مسیر مورد استفاده قرار میمثل زمان مسافرت و محاسبه

تولید -2 1متقاضی داده -3ظر گرفته شده است: سره نقش برای هر خودرو در سیستم در ن

هر خودرویی که به عنوان حامل داده در نظر .. دو کاربرد اول واضح هستند1حامل داده -1 1کننده 1 Cross-Layer

2 Application Scenario

3 Data Requester

4 Data Producer

5 Data Mule

18

گذرند و این درحالی سیم میای هستند که از کانال بیهای دادهگرفته شرود قادر به دریافت بسرته

.[31] نیازی نداشته باشد هابسته است که ممکن است اصال به آن

کاری جهت کنترل تصادمراه -3-2-2

راهکارهایی جهت کاهش تصادم ارائه شده است، این راهکارها با استفاده از ،مدل لوکاسدر

سنجزماناجتناب از تصرادم، سرنجزمانشرامل: دسرت آمده اسرت که به 3هاسرنجتعدادی از زمان

Pushing ،انتقال مجدد در الیه سرنجزمانNDN است. کاربردی قال مجدد در الیهانت سنجزمانو

شود و زمانی که دو گره به سرنج اجتناب از تصرادم، جهت کاهش شرانس تصرادم استفاده میزمان

سررنج که دارای مقدار ی درخواسررتی را دریافت کردند، بر اسرراس این زمانزمان بسررتهصررورت هم

نیز جهت ارسال Pushingسنج دهند. از زمانباشد به آن درخواست پاسخ میتصرادفی کوچکی می

، رشود که خودروی دورتشود و این فرایند بدین شکل انجام میها به فواصل دورتر استفاده میبسته

سررنج انتقال مجدد در ماند. زمانبه مقدار کمتری جهت پخش مجدد یا ارسررال بسررته، منتطر می

های داده و درخواست تحویل بسته ای جهتحداقل حفاظت محدود شده برای ایجاد، NDNی الیه

ها شرود که بر اسراس زمان مشخصی جهت ارسال مجدد بستهی پیوند اسرتفاده میدر سرطح الیه

بر اساس این ای راها را مجبور کرد تا هر بستهگره. برای حل این مشرکل باید تمام نماینداقدام می

ح تری تشررریاین فرایندها در فصررل آینده، به شررکل کامل .دنچندین مرتبه منتشررر کن سررنج،زمان

اند.شده

اعمال V2Vگذاری شررده بر روی ارتباطات های نامی مبتنی بر دادهی شرربکه[ ایده31در]

گذاریی ترافیکی ایجاد شررده و مبتنی بر نامی جهت انتقال اطالعات سررادهکاربردشررده اسررت که

داده سازی نشانسازی ارزیابی شده است. نتایج شبیهطریق شبیهاز کاربردها است. کارایی این داده

اند. شرردت تسهیل نمودههای درخواسررت و داده را بهها فرایند ارسرال بسرتههای دادهاسرت که نام

تاها را به صورت پایدار توان دادهدرصرورتی که تراکم مناسربی از خودروها وجود داشرته باشد، می

کرد. های طوالنی منتشرمسافت

1 Timers

13

CCVNطرح -3-3

ارائه VANETهای برای شررربکه CCNحلی مبتنی بر راه [31در ] مشرررابه کارهای مذکور،

با TCP/IPهای مبتنی بر شررود و جایگزینی برای شرربکهگفته می CCVNاسررت که به آن شررده

های مسرریریابی قدیمی اسررت. اگرچه این کار، با کارهای قبلی متفاوت اسررت زیرا چارچوب پروتکل

گوی اهداف زیر است:دهد که پاسخمحور عمومی را ارائه میتویمح

IEEE 802.11p WAVEمطابق با استاندارد -3-3-1

جهت برقراری ارتباطات خودرویی استفاده IEEE 802.11pاز اسرتاندارد CCVNی هر گره

تحویل حل جایگزینی برای راه CCVNوابسته است. 3OCB های بحل به شکل ویژهکند. این راهمی

، CCNگذاری مبتنی بر کند که با استفاده از امکانات نامارائه می IPهای یرایمنی مبتنی بر برنامه

از تبادل نیز قدیمی WSMPاسررت که حالیشررود. این درذخیره کردن، انتقال و ارسررال انجام می

ی بر که مبتن CCNی بره تغییر فلسرررفه CCVNکنرد. ایمنی پشرررتیبرانی می -هرای بحرانیداده

ی [ وجود داشت. پشته31طور که در کارهای قبلی ]. همان، نیاز نداردکننده استزیرساخت مصرف

نشان داده شده است. (3-1)پروتکلی حاصل در شکل

ای آنو ساختارهای داده CCVNی پروتکلی پشته -1-3 شکل

1 Outside the Context of a BSS

12

Pull-Baseهای کاربردپشتیبانی از -3-3-2

CCVN کنند قابل پشتیبانی در سرناریوهایی که خودروها به عنوان مصررف کننده عمل می

اسررت. در این سررناریوها خودروها، محتواها را از تجهیزات زیرسرراخت و خودروهای مجاور دریافت

هایهای دیجیتالی، ایسرررتگاهکننرد. مثال تقراضرررا برای اطالعات مبتنی بر مکان مثل نقشرررهمی

ها، تورهای مجازی از نقاط تفریحی و یره یا برای محتواهای سرگرمی گیری، سوپر مارکتسروخت

مثل فیلم یا موسیقی.

CCVN ها به عنوان مثل پلیس جاده 3های دوردر حالتی قابل اسررتفاده اسررت که موجودیت

عنوان تولیدکننده ها از خودروهایی که به آوری دادهکنند. مثال در جمعکننرده عمرل میمصررررف

مطرح هسرررتنرد. برای نمونره، خودروها، اطالعات موقعیت کنونی خود را با تحویل فوری اطالعات

گیری مقادیر حسررگرهای آلودگی محیط یا ویدئوها و تصرراویر ضرربط شررده توسررط حاصرل از اندازه

[. 37و38] دهندانجام می دور جهت اهداف نظارتی ترافیکهای راهدهندهیسها برای سررررودوربین

های درخواست را پخش ای که بستهکنندهدر هر دو حالت، بدسرت آوردن محتوی از طرف مصررف

ها نام محتوای درخواسررتی مثل نقشرره دارایهای درخواسررت شررود. این بسررتهکند شررروع میمی

باشد.می

پذیریمقیاس -3-3-3

پخشرری سرریم مشررترک، همهها جهت اسررتفاده از طبیعت کانال بیتمام ارسررال CCVNدر

ر طور که دهای شنیده شده، استفاده کنند. همانها از مزایای بستهشوند به طوری که سایر گرهمی

سیم به دلیل تصادم یا ی بیپخشری در رسانههای همه[ بیان شرده اسرت، ممکن اسرت بسرته31]

ل ارسررا و 1،تصرردیق 2خطاهای کانال گم شرروند و هیچ مکانیزمی برای کشررف یا اجتناب از تصررادم

وجود ندارد. 1مجدد

1 Remote Entity

2 Detection/Avoidance

3 Acknowledgement

4 Retransmission

13

سررازی پذیری پیادهشرروند و اقدامات مناسررب برای مقیاسها شررنیده میبسررته CCVNدر

. عالوه بر شودبرای چندین ارسال بر روی کانال مشترک استفاده می 3هابسته افزونگیشود و از می

حلی سررایر خودروها را ها براداده 2های درخواسررت و بازپخشتاثیر ارسررال بسررته CCVNاین،

کند.می

3کارایی ارسال -3-3-3

CCVN کند که با روشرری توزیع شررده، تصررمیمات ارسررال را های هوشررمندی ارائه میرویه

های درخواست و داده اسررت و با بسررته 1محمکند که مبتنی بر اطالعات حالت مسریر کنترل می

ها را نزد خود نگه وهایی آنشررود تا خودری جدیدی ذخیره میشرروند و در سرراختار دادهحمل می

کنند.را پشتیبانی می 1دارند که ارسال نرم

قابلیت اطمینان در انتقال -3-3-5

ی درخواستی که برآورده نشده مصرف کننده جهت ایجاد تحویلی قابل اعتماد، برای هر بسته

کند. میرا مجددا ارسال شود، آن تمامکند و در صورتی که زمان آن سنجی را ایجاد میاست، زمان

گیرد. سنج درنظر نمیمقدار مشخصی را برای آن زمان [33سرازی آن در ][ و پیاده3] CCNمدل

ر اند. دی سیمی پرداختههای درخواست در شبکهبه ارسال مجدد بسته ،درصورتی که کارهای اولیه

در ان راکند که هر دوی ارسال مجدد درخواست و کنترل جریهای ارسالی را مطرح می[ رویه22]

ای است ی سادهشامل رویه CCVNاند. های سیار موردی طراحی شدهکه برای شبکه گیردنظر می

.[31] شوندها گم میکند که دادههای درخواست را در حالتی مدیریت میکه ارسال مجدد بسته

9اثرب شی تحویل -3-3-9

CCVNهای ارسال حالت نرم، دهد که با رویههای قدرتمند و سازگاری ارائه می، مکانیزم 1 Packet Redundancy

2 Relay

3 Forwarding Efficiency

4 Path-State

5 Soft-State

6 Delivery Effectiveness

12

سیم یرقابل ها و کانال بیکه ناشی از تحرک گره 3هاپیوندهای درخواست و داده با خرابی بسته

CCVNطراحی معماری محتوی را کاهش دهد. 2کند تا زمان بارگذاریاعتماد است، مقابله می

ی شروع شده و به توسعه[ 33و3در ] CCNی کند که از معماری سادهرویکردی افزایشی را دنبال می

پرداخته 802.11pسیم پخشی یرقابل اطمینان ی آن جهت تطبیق با کانال بیمرحله به مرحله

-ساخته شد. ویژگی CCVNکه های هوشمندتر تکمیل شده است تا این. طرح حاصل با رویهشودمی

اند.ارائه شده (3-1)های اصلی طرح افزایشی در جدول

CCVNاولیه و CCNمقایخه مدل -1-3جدول

CCVNمدل اولیه CCNمدل نوع ویژگی

مدل ارتباطیهای درخواست و داده بر اساس نیاز تبادل بسته

کنندهدریافت

CCNشبیه مدل اولیه

Dataو B-Intو Data A-Intو Interest هانوع بسته

CPTو FIB CS ،PIT ،FIBو CS ،PIT هاساختمان داده

طوفان کاهش اثر

پخشی

CCNشبیه مدل اولیه انتشار مبتنی بر شمارنده به همره تایمرهای تعویقی

NMRPو MRP گرددپشتیبانی نمی انتخاب ارائه دهنده

ارسال مجدد

درخواست

CCNشبیه مدل اولیه RTOبعد از پایان

RTTبه روز آوری اولین ارسال از بسته درخواست مرتبط، زمانی که با

ی یر تکراری دریافت شود.ی دادهبسته

یزمانی که با اولین ارسال از بسته درخواست مرتبط، بسته

ی مطلوب کنونی داده یر تکراری از طرف ارائه دهنده

دریافت شود.

ارسال درخواست

CPT:اگر تطبیقی برای ارائه دهنده مطلوب کنونی در MRP یافت نگردد. PITزمانی که تطابقی در

یافت شود

NMRP اگر فاصله گره به ارائه دهنده مطلوب،کمتر از :

فرستنده قبلی باشد

ارسال داده CCN: شبیه مدل اولیه MRP ، تطبیقی یافت شود.CSاگر در

NMRP اگر فاصله گره تا مشتری،کمتر از ارائه دهنده :

مطلوب باشد.

1 Link-Breakage

2 Download

11

CCNی اولیهطرح -3-3-7

سازی شد که به آن مدل حلی جهت ارزیابی مقایسره کارایی پیادهی اول به عنوان راهمرحله

CCN ای گفته شرد، زیرا خصروصیات اصلی پروتکل اولیه پایهCCN [3را به ارث می33و ] :3برد )

ی داده قالب بسته و( 2-1) در شکل ی درخواستبسته 3( قالب2ی درخواست و داده هاتبادل بسته

( طرح سرلسله 1( PITو CSها )ی گره( سراختار داده1نشران داده شرده اسرت. (1-1در شرکل )

گذاریمراتبی نام

CCVNاولیه و CCNهای ( در مدلInterestهای درخواست )بخته-2-3 شکل

CCVNاولیه و CCNهای های داده در مدلبخته-3-3 شکل

1 Format

11

( CID3)ی محتوی کنیم که هر محتوی با یک شرررناسرررهگذاری، فرض میبرا توجه به نام

(PID2)ی بسته شرود که هر کدام با یک شناسهشرود و به چندین بسرته تقسریم میمشرخص می

شود. امنیت نمایش داده می CID/PIDی داده به صورت الحاق شوند. بنابراین نام بستهمشخص می

شود.گذاری برای هر بسته به صورت جداگانه اعمال میسازی نیز همانند نامو ذخیره

پیاده سرررازی کرده CCNها را از روی معماری اصرررلی ، برخی از ویژگیCCNای طرح پایه

است:

شود.ق همان واسط ورودی شبکه میها از طریمکانیزمی که موجب انتشار مجدد بسته (3

های داده و درخواست.سنج برای به تاخیر انداختن ارسال بستهدو زمان (2

کنترل ،های ارسرال پخشی آنها را در رویهبسرته 1افزونگیکه 1مبتنی بر شرمارنده مدلی (1

کند.می

های درخواست را بر عهده ی انتقال مجدد بستهیک مکانیزم کنترل جریان اصلی که وظیفه (1

دارد.

تواند از طریق ی درخواسررت میکند که یک بسررتهاولیه فرض می CCNدر 1ارسررال سرربک

دسترس شبکه )به یر از واسطی که درخواست از آن وارد شده است( ارسال های دربرخی از واسط

تا ارسال شودورودی آن ایجاد می 1برای درخواسرت و واسط PITشرود. سرپس سرطر جدیدی در

مجهز شرررده IEEE 802.11pاز یک واسرررط تکیها را مدیریت کند. در این مدل، هر گره به داده

هایی ته، این بود که به بسنداست. بنابراین اولین تغییر مورد نیاز که در استراتژی ارسال معرفی کرد

اسط را در نظر در انتخاب و FIBو نقش ندکه از همان واسرط ورودیشران مجددا اجازه پخش بده

.نگرفتند

1 Content Identifier

2 Packet Identifier

3 Counter-Based

4 Redundancy

5 Fabric

6 Face

11

شود که ی درخواستی آ از می، با پخش بستهCی کنندهفرآیند حصول اطالعات برای مصرف

ی که برای اولین بار بسررته ،Rی واسررط ی مورد نظر اسررت. هر گرهای یکتا از دادهشررامل شررناسرره

اعتبار آن بسته را چک NTHCو NONCEکند با درنظر گرفتن فیلدهای درخواستی را دریافت می

.3اندازدرا بیرون میرسیده باشد، آنبه حداکثر مقدار خود NTHCکند. اگر بسته تکراری باشد یا می

تواند به کند، اگر تطابقی پیدا کرد، سپس گره میخود نگاه می CSبه Rصرورت در یر این

بندی کند. ها را زمان، ارسال دادهdataTدهنده عمل کند و بعد از زمان تعویقی و تصادفی عنوان ارائه

دهنده ارسال کنند ولی وی فقط به های تکراری به یک ارائهتوانند درخواست، می2های مخفیپایانه

گیرد.دهد و مابقی را نادیده میاولین درخواست پاسخ می

ر گردد. اگمی PITبه دنبال یافتن تطابقی در Rبا شرکسرت مواجه شد، CSاگر چک کردن

کند، زیرا در حال حاظر درخواست معادلی ی درخواست را ارسال نمی، بسرتهRتطابقی یافت شرد،

سپس بعد از Rساخته شده و PIT، سطر جدیدی در یر این صرورت در قبال ارسرال شرده اسرت.

کند. بندی میی درخواست را زمان، ارسال بستهInterestTزمان تعویقی تصادفی

،ctی شمارنده مبتنی بر شمارنده با آستانه یمدلبر اساس InterestTو dataTهای تعویقی زمان

اگر دهدهای در حال انجام گوش میبه ارسال ،dataTدهنده در زمان انتظار ارائهشوند. اسرتفاده می

شود، سپس انتشار ها ارسال میی سایر گرهوسیلههب( ct)همان داده را شرنید که برای چندمین بار

ی ، یک ارسررال کنندهInterestTکند. به طور مشررابه در طی زمان انتظار ی خودش را متوقف میداده

ی درخواستی را شنید ارسال د، اگر همان درخواست یا دادهکنی درخواست به کانال گوش میبالقوه

کند. را حذف میخود PITکند و سطرهای مربوطه در مربوط به خودش را لغو می

dataT وInterestT در 1ی زمان شررکافمضررربی از اندازهIEEE 802.11p به صررورت اسررت که

های داده،به بسته اسرت، تا dataT <InterestTشروند که ای انتخاب میهای گسرسرتهتصرادفی در باز

های درخواست بدهند.اولویت دسترسی بیشتری نسبت به بسته

ای را دریافت ی دادهای که بستههر گره اسرت PITارسرال داده بر اسراس یافتن تطابقی از

1 Drop

2 HiddenTerminals

3 Slot Time

11

است یا خیر. اگر چنین بود، PITدارای سطری مرتبط از کند که آیا این بستهمی بررسریکند، می

ی داده را ارسال کند یا با درنظر گرفتن طرح مبتنی بر شمارنده آن را گیرد که آیا بستهتصمیم می

شود.ی داده دور انداخته مید نداشته باشد، بستهوجو PITارسال ننماید. اگر سطر مرتبطی از

Cی کنندهی داده را برای مصرفتوان بسرتهمی PITای از سرطرهای با دنبال کردن زنجیره

ی یکسررران درخواسرررت های بعدی متعلق به آن محتوی، با دنبال کردن رویهارسرررال کرد. بسرررته

شود تا زمانی که دانلود محتوی شر میی داده، درخواسرت جدیدی منتشروند. با دریافت بسرتهمی

ی زمانی مهلت ارسال مجدد ی مرتبط را در بازه، دادهCی کنندهتمام شرود. درصرورتی که مصررف

RTO3 کند.ی درخواست را مجددا ارسال میدریافت نکرد، بسته

ی زمانی بین ارسال درخواست تا دریافتشامل بازه و دارد RTTبستگی به زمان RTOاین

دریافت نشد، (NR2)ای بعد از چندین بار تالش شود. اگر هیچ دادهی درخواستی میی دادهبسرته

7را NR[ 31در ] گیرد.عنوان یرقابل دسترس در نظر می، تسلیم شده و آن محتوی را بهCنهایتا

اند.در نظر گرفته

CCVNمدل پیشرفته -3-3

CCVNی ، بر اساس مدل پایهCCN با هدف انتشار سریع و کاراتر محتوی به صورت

ها با سربار صفر یا خیلی کم نیز چندگامی، طراحی شده است. عالوه بر این، کاهش بار ارسال بسته

ی محتوی یا دارد که به آن جدول ارائه دهندهجدول جدیدی را نگه می CCVNی وجود دارد. گره

1CPT دارد. اطالعات یک محتوی را در خود نگه می برای سترسهای دردشود که ارائه دهندهگفته می

شود و ی داده حمل میآید که در بستهبدست می PROVIDER INFOدهنده از فیلد اضافی ارائه

ی از این اطالعات جهت انتخاب ارائه دهنده Cی کنندهشرح داده شده است. مصرف (1-1)در شکل

شرح داده شده است. های بعدیی در بخشیهاس معیارکند. این مطلب بر اسامطلوب استفاده می

اند، هدف دیگری را نیز درنظر دارند که این هدف، پشتیبانی از ذخیره شده CPTاطالعاتی که در

های میانی است.ها در گرهتصمیم ارسال بسته

1 Retransmission Time-Out

2 Number of Retries

3 Content Provider Table

17

شود:دسترسی به محتوی به دو فاز اصلی تقسیم می CCVNدر

ی هادهندهگونه اطالعاتی در مورد ارائهی در زمانی که هیچی محتوبدست آوردن اولین بسته (3

کننده وجود نداشته باشد.در دسترس در سمت مصرف

ی درخواست خود کننده در بستههایی که مصرفهای بعدی، برای آنبدست آوردن بسته (2

های داده پاسخ هایی که با بستهی مطلوبی که از بین گرهمشخص کرده است. ارائه دهنده

اند، انتخاب شده است.داده

CCVN ی درخواست در نظر گرفته است، که در سازی این دو فاز، دو نوع بستهبرای پیاده

یابی شود، جهت دستگفته می Int-Bکه به آن 3شرح داده شده است. درخواست اولیه (2-1)شکل

شود برای گفته می Int-Aکه به آن 2شود و درخواست پیشرفتهی محتوی ارسال میبه اولین بسته

ی موردنظرش در های داده از یک محتوی و اعالن اطالعات در مورد ارائه دهندهدریافت مابقی بسته

شود.فرستاده می PROVIDER INFOفیلد

ی مورد نظرانت اب ارائه دهنده -3-3-1

د، کننها، در زمانی که درخواستی را دریافت میا لب ارائه دهندگان با ذخیره کردن بسته

های بیشتری از یک داده تحویل دهند. بنابراین ممکن است کپی Cی قادرند داده را به مصرف کننده

کند و آوری میهای در دسترس جمعدهنده، اطالعاتی را در مورد ارائهCبرسد. بنابراین Cبه

کند.خود ذخیره می CPTپارامترهای مربوطه را در

ترین گو( طرح پاسخ3ائه دهنده در نظر گرفته شده است: ی انتخاب ار[، دو طرح ساده31در ]

.1NMRPدهنده یا ترین ارائهگوترین و پاسخ( طرح نزدیک1MRP 2ارائه دهنده یا

PIDی ارائه دهنده که به آن شناسه 1نام دارد فقط به زیربخش MRPترین طرح که ساده

1 Basic Interest

2 Advanced Interest

3 Most Responsive Provider

4 The Nearest and Most Responsive Provider

5 Subfield

18

های داده حمل شود. این اطالعاتی بستهاز PROVIDER INFOشود نیاز دارد تا در فیلد گفته می

را در کننده آناست که مصرف 3پاسخ یکننده هستند، جهت ایجاد شمارندهکه مرتبط با مصرف

CPT دارد. دهنده را در خود نگه میدهی هر ارائهکند. این شمارنده، مقدار پاسخخودش ذخیره می

ند.کدهد را ثبت میای از محتوای مورد نظر پاسخ میی دادهدهنده، با بستهزیرا تعداد دفعاتی که ارائه

عنوان ای را بهگره Cشود. ی جدیدی، شمارنده یک واحد اضافه میی دادهبا دریافت هر بسته

شمارنده است. این گره به از این کند که دارای بیشترین مقداری مطلوبش انتخاب میدهندهارائه

قرار A-Intاز sProvIDی ارائه دهنده را در فیلد سپس شناسهگوترین گره مطرح است. عنوان پاسخ

دهد.می

NMRP به دو تکه از اطالعات جهت حمل در فیلدPROVIDER INFO ی داده نیاز از بسته

کننده را گو و مصرفی پاسخدهندههای بین ارائهکه تعداد گام CDو PROVIDدارد: زیرفیلدهای

ا دهنده تصفر مقداردهی شده است و در طول مسیر برعکس بین ارائهدهد که در ابتدا به نشان می

دهنده و تعداد پرش در مسیر را دهی ارائههر دو پارامتر پاسخ NMRPیابد. کننده افزایش میمصرف

د و در کندهنده را انتخاب میترین ارائهکننده، نزدیکگیرد. مصرفعنوان معیار انتخاب در نظر میبه

کند. سپسها انتخاب میدهنده را از بین آنگوترین ارائهه چیز مساوی باشد، پاسخصورتی که هم

شود.ارسالی بعدی کپی می A-Intدر Dpو sProvIDاطالعات مرتبط در فیلدهای

عنوان معیاری اضافی برای انتخاب درنظر را به RTTکمترین NMRPو MRPهای طرح

کند. مثال با همان شمارنده پاسخ را محاسبه میی دریافتی آنکننده با هر دادهگیرند که مصرفمی

کننده ارائه شود، مصرفگیری میاندازه NMPRیا همان مسافت و شمارنده پاسخ در MRPدر

کند.را انتخاب می RTTی دارای کمترین دهنده

1 Response Counter

13

1دست آوردن محتویفرایند به -3-3-2

2ارائه دهنده شناساییولین بخته و دست آوردن ابه -3-3-2-1

شررروع B-Int، با پخش کردن یک Cی کنندهدسررت آوردن محتوی برای مصرررففرایند به

به عنوان B-Intهای ، بستهCCN( است. در CID/PIDی داده )شرود که شرامل نام اولین بستهمی

دهنده، در سمت ارائه B-Intی با دریافت بسرته CCVNو CCNشروند. هایی مطرح میدرخواسرت

به سادگی با Pی دهنده، ارائهCCNدهند و این درحالی است که در را نشان میرفتارهای متفاوتی

دهنده به آن پاسخ دهد که ارائه، قبل از اینCCVNدهد و در ی درخواستی پاسخ میفرستادن داده

کند.ی بسته میخودش را ضمیمه PROVIDER INFOفیلد

شررود، در ادامه بر نظر گرفته میدر NMRP، به عنوان نوع خاصرری از MRPجایی که از آن

پردازیم. در مواقع نیاز تفاوت بین شود میها در زمانی که دومی اعمال میروی فرایند حصرول داده

کنیم.ها را مشخص میآن

مرتبط PITرا از نظر تطابق با کند، آنای را دریافت میی دادهکه بسررته Rی واسررط هر گره

ها است و به ترتیب با دهنده و تعداد گام بین آنی ارائهناسرهکند. این اطالعات شرامل شرچک می

، با Rکند. درنهایت ها اضافه میخودش را نیز به آن CIDو سرپس ProvID ،Dcخواندن فیلدهای

کند.، داده را ارسال میCCNی دنبال کردن طرح مبتنی بر شمارنده، همانند طرح اولیه

و این موجب شودنادیده گرفته میی داده ، بسرتهوجود نداشرت PITاگر سرطر مرتبطی ا ز

کنند، درنتیجه موجب کنترل شود که در فرایند ارسال شرکت میهایی میمحدود کردن تعداد گره

شود.پذیری و تصادم در سیستم میمقیاس

3های متوالیبخته سایر بدست آوردن -3-3-2-2

کند. این کار با نیز درخواست میهای داده را با دریافت داده، مابقی بسته Cی مصرف کننده

1 Retrieval Process

2 Provider Discovery

3 Successive

12

را به ترتیب با Dpو sProvIDکننده، فیلدهای گیرد. مصررررفانجام می A-Intی انتشرررار بسرررته

یکند. با دریافت بستههای مورد انتظار تا آن پر میی مورد نظرش و تعداد گامدهندهی ارائهشناسه

A-Intی واسطی مثل ، اگر بسرته معتبر باشد، هر گرهR برای یافتن یک تطابق در ،CS خودش به

پردازد.جستجو می

ی مورد نظر بود، سپس دهنده، اگر آن گره نیز ارائه3درصورتی که جستجو، موفقیت آمیز بود

درنظر NMRPو MRPصورت، دو رفتار متفاوت برای کند. در یر اینسرریعا آن داده را ارسال می

ی داده با بسته Rاولیه، همیشه CCNود، همانند طرح اجرا ش MRPشرود. اگر سریاست گرفته می

تر از آن ، خودش را نزدیکR، اجرا شرررود، در صرررورتی که NMRPدهد و برعکس اگر پاسرررخ می

ی مورد نظر پاسخ وی را ، اعالم شده بود، با دادهA-Intی موردنظر تشخیص دهد که در دهندهارائه

ی خودش ذخیره شده بود با فاصله A-Intکه در Dpی ی مقدار فاصلهدهد. این عمل با مقایسهمی

ای شررربکهعنوان تعویم درونرا به CCVNگیرد. این ویژگی از ، انجام میCی کنندهترا مصررررف

در زمان Int-Aی کنونی مورد نظر به دهندهجرای ارائره، برهRگیریم. اگر در نظر می 2دهنردهارائره

sProvΓ پاسخ دهد، نهایتاC ،R ی شناسه کند وی موردنظر خودش انتخاب میدهندهعنوان رائهرا به

کند.بعدی اعمال می A-Intی را در بستهآن( nodeID) آن گره

یابد. برخالف ادامه می PITجوی با شرکست مواجه شود، جست CSاگر عملیات جسرتجوی

ی درخواست را ارسال بسته ،گره آن شدیافت نمی PIT، یعنی اگر تطابقی از بود CCNچه که در آن

و نام محتوی ProvIDبرای هر دوی CPTتطابق سرررطری از به دنبال CCVN ،Rدر ولی کردمی

گردد.می

آن یتر باشد )مثال فاصلهی مورد نظر نزدیکدهندهی قبلی به ارائه، نسبت به فرستندهRاگر

روز ی خودش بها مقدار فاصلهب A-Intی را در بسته Dp( باشرد(، سرپس فیلد Dp-1کمتر از ) Pتا

پخشی اولیه همه CCNکند. سپس با دنبال کردن طرح مبتنی بر شمارنده، بسته را همانند طرح می

1 Cache Hit

2 In-Network Provider Switching

13

کند.می

ی داده حمل و بسررته A-Intها، در گونه اطالعاتی از فاصرله، شرامل تعداد گامهیچ MRPدر

مرتبط را CIDدهنده و ی ارائهشناسه ، فقطCPTای در ی ارسال کنندهشرود. بنابراین هر گرهنمی

ی مورد نظر دهندهی ارائهفقط در صورتی که تطابقی با شناسه A-Intکند. گره با دریافت ذخیره می

ی کند. اگر ارائه دهندهگونه چک کردن فاصرله، بسرته را ارسال مییافت شرد، بدون هیچ CPTدر

کننده پاسخ نداد، مصرف sProvΓ هایاز تالش برای تعداد مشخصی مورد نظر که انتخاب شده است،

گردد و اطالعات ی جدیدی که دارای آن محتوی باشرررد، میدهندهبره دنبرال یافتن ارائه CPTدر

در دسررترس CPTی دیگری از دهندهگنجاند. اگر هیچ ارائهبعدی می A-Intی مرتبط را در بسررته

کند. ی جدید منتشر میدهندهای برای یافتن ارائه B-Intی جدید کننده بستهنبود، سرپس مصرف

گویند.می 3دهنده از طرف مصرف کنندهبه این رویه، تغییر ارائه

ی دهندهنقش ارائه کهاند درنظر گرفته شرررده CCVN دهنرده درهرای تغییر ارائرهمکرانیزم

VANETهای هشررردت پویای شررربکنماید. همخنین به خوبی با توپولوژی بهروز میمطلوب را بره

ی مورد نظر ممکن است دهندهها، ارائهجایی گرهدلیل جابهسرازگار است، این درصورتی است که به

تری ی جدید و مناسبدهندهی ارسالی ارائهکننده وارد محدودهاز دسرترس خارج شرود یا مصررف

فقط یک گره قادر به کند که ی مورد نظر بر این داللت نمیدهندهشرود. عالوه بر این، شاخص ارائه

کند. مکانیزم تغییر ها در حالت پخشی ادامه پیدا میی درخواسرتی اسرت، بلکه ارسرالی دادهارائه

کند. بنابراین مزایای چندین دهنرده احتمرال دریرافرت محتوی فقط از یک گره را برطرف میارائره

ها ای مثال درحالتی که بستهنماید. براست را حفظ می CCNکردن داده که در ذخیرهدهنده و ارائه

را ذخیره های میانی آنگره، شوندی انتخاب شده گم میدهندهکننده و ارائهدر مسریر بین مصررف

ها را ارائه دهد.های داده، آنبسته گم شدنکنند تا درصورت می

2مدیریت ارسال ملدد -3-3-3

دریافت نشرررود، RTOی زمانی ای در بازهی داده، هر زمانی که بسرررتهCCNدر قیراس برا

1 Consumer-driven Provider Switching

2 Managing Retransmission

12

( اگرچه تخمین B-Intیا A-Intکند.)شامل ، درخواست مورد نظرش را ارسال میCی کنندهمصرف

𝑅𝑇𝑇 شود. این روز میی مورد نظر باشد، بهدهندهی دریافتی از طرف ارائهفقط درصرورتی که داده

یر ها بهود که این گرهشهایی ایجاد میاست که از طرف گره 3انتخاب برای جلوگیری از نوسراناتی

خودشان پاسخ دهند. CSی ذخیره شده در دهنده انتخاب شده که با دادهاز ارائه

CCVNتصویری از عملکرد -3-3-3

دسررت آوردن ای از چگونگی بهتر شرردن مطلب در این قسررمت به بیان خالصررهجهت واضررح

وپردازیم. دنشان داده شده است، می (3-1)از طریق مثال سراده که در شکل CCVNمحتوی در

. دارند Zو Xبه ترتیب تمایل به دانلود محتوای C2و C1ی کنندهمصرف

نام کند که آ از می B-Intی دهنده را با انتشار بستهفاز جستجوی ارائه C1ی کنندهمصررف

C2و Rیه که ی همساشده است. هر دو گره در نظر گرفته( CID X/PID 1آن، ) ی محتوایبسته

خود CSرا در Xای از محتوای شررده ذخیرهکپی Rکنند. را دریافت می B-Intی هسررتند، بسررته

C2ی دهد. گرهی داده پاسخ وی را میبا بسرته dataTکند و بعد از زمان تصرادفی تاخیر ذخیره می

Int-Bی انتشار بسته بهinterestTرا ندارد، بعد از زمان تصرادفی تاخیر Xای از شرده ذخیرهکه کپی

-Bدر حال ارسال است، بنابراین ارسال Rاز طریق شرنود که دادهپردازد ولی در این حین، میمی

Int کند و سررطر مرتبط با آن را در را متوقف میPIT کند. حذف میC1 ،بعد از دریافت دادهR را

است محتواهای بعدی در نظر ی مورد نظر خودش برای درخوبه صورت موقت به عنوان ارائه دهنده

کند.روز میدهنده بهخود را با اطالعات ارائه CPTگیرد و می

کند را حمل و منتشر می Pکه اطالعات A-Intهای ، بستهC2ی کنندهاز طرف دیگر، مصرف

، سطری از Rی ی مورد نظر، انتخاب شرده بود و گرهدهندهعنوان ارائهو قبال کشرف شرده بود و به

CPT را برایP های کنرد و بره بازپخش بسرررتهذخیره میA-Int های مرتبط از و دادهC2 بهP و

پردازد.بالعکس می

1 Fluctuation

11

VENDNETمدل -3-5

در یک زمان برای نوعی از محتوای پرطرفدار 3در صورتی که تعداد زیادی از کاربران نهایی

یگردد. بنابراین شبکهمی، جهت توزیع کارامد محتوی ارائه NDNی درخواست داشته باشند، شبکه

NDNی های ویژه در شبکه، جهت برطرف کردن نیازمندیVANET شود. بدین سازی میپیاده

ی سریع و کارامدتر قادر به دستیابی به ترافیک بالدرنگ ترتیب تمام خودروها با استفاده از شبکه

های خودرویی ارائه ، بر اساس سه مکانیزم ارتباطی در شبکهVENDNET[ مدل 23هستند. در ]

باشند. عالوه بر این، نتایج می V2Vو V2I ،V2Rهای ارتباطی شامل شده است. این مکانیزم

کیفیت VANETهای ، در شبکهNDNحل مبتنی بر دهد راههای انجام شده نشان میآزمایش

دهد.گیری بهبود میرا به شکل چشم 2سرویس

VENDNETی مدل نیازهاتشریح پیش -3-5-1

ی کند. زمانی که گرهرا نگهداری می CSو FIB ،PITی ، سه ساختار دادهNDNی هر گره

NDNکند، ی درخواستی را دریافت می، بستهCS کند. خود را برای یافتن آن محتوی جستجو می

شود. در یر ی داده در پاسخ به آن درخواست فرستاده میاگر محتوای مورد نظر را پیدا کرد، بسته

های بسته 1، دنبال کردنPITی شود. وظیفهچک می PITی درخواست در بسته صورت آناین

کند ایجاد می 1های براورده نشده، ورودی جدیدی برای درخواستPITاست. سپس منتظر درخواست

ی داده بازگشتی به سمت است. بسته FIBی محتوی بر اساس اطالعات که در جهت یک منبع بالقوه

گردد.ذخیره می CSدر بافر ارسال شده و 1پایین

توان از محبوبیت محتوی بدست آمد که می 1با توجه به رشد توانی ترافیک، ویژگی جریانی

گفت تعداد کمی از محتواهای پرطرفدار به صورت مداوم از طرف تعداد زیادی از کاربران نهایی

LRUهای جایگزینی تشوند. جریان باالی محتوای پرطرفدار باعث شده است تا سیاسدرخواست می

1 End User

2 Quality of Service

3 Trace

4 Unsatisfied Interest

5 Downstream

6 Skewness Characteristic

11

، NDN)کمترین تعداد استفاده شده( دچار کارایی پایینی در LFU)کمترین اخیرا استفاده شده( و

های قدیمی شبکه، استفاده از در مقایسه با معماری NDNی حداکثر کارایی گردند. جهت ارائه

ا شمارش تعداد ب NDNی بینی محبوبیت ارائه شده است. بدین ترتیب که گرهمکانیزم پیش

دارد. را برای هر محتوایی نگه می( PT3)پیشوندهای مشاهده شده در محتوی، درختی از پیشوندها

[. 22پیدا کند ] PTپس بدین ترتیب به سرعت قادر است محتواهای پرطرفدار را در

-گذاری میمناسبی نام 2عمرشوند و هر محتوایی با طولبندی میمحتواهای پرطرفدار دسته

نی بر شود. طرح مبتتری نسبت داده میشود. به محتوایی با سطح محبوبیت بیشتر، طول عمر بزر

رویکرد LRU-PTشود. بنابراین نامیده می LRU-PT1یا LRUبینی فوق، درخت پیشوندی پیش

بدست آورد. LFUو LRUبهتری نسبت به 1است تا بتوان نرخ برخورد NDNهای ای برای گرهساده

که درخت پیشوندی نیز در نظر گرفته شده است PT-LRUی وه بر این، مدل ارتقا یافتهعال

کنند، تبادل را اجرا می PT-LRUکه NDNهای شود. گرهنامیده می PT-Sharingاشتراکی یا

-PTاست. بنابراین در راهبرد NDNهای همسایه ای پرطرفدارترین اطالعات پیشوند با گرهدوره

Sharingهای ، گرهNDN ی نزدیک یاد بگیرند و پیشقادرند در مورد تمایالت محبوبیت در آینده-

بدست PT-LRUتر از راهبرد ار سریعیپرطرفدارترین محتوی را بس PT-Sharingکنند. راهبرد بینی

گرایی شود، نرخ برخورد باالتر و سرعت همبرقرار می NDNهای ای که بین گرهآورد. با تعامل سادهمی

-PTو LRU ،LFU ،PT-LRUآید. چهار رویکرد دست میجهت ایجاد حالت نهایی به ،یشترب

Sharing های در گرهNDNدهد نشان می [23در ] سازیاند و نتایج شبیه، با موفقیت ساخته شده

کردن مؤثرتر از نظر کارایی بسیار ذخیرهبا LFUو LRUنسبت به PT-Sharingو PT-LRUکه

شود. این پژوهش نامیده می VENDNETدهد که حلی ارائه می[، نویسنده راه23باشند. در ]بهتر می

، انجام گرفته است. NDNای از بری قواعد پایهبا ارث

1 Prefix Tree

2 Lifetime

3 Prefix-Tree LRU

4 Hitting Rate

11

VENDNETخودرویی در مدل یشبکه مش صات -3-5-2

داریم، تا بتوان به 4Gو 2.5G ،3Gهای کمکی ارسال، مثل ، نیاز به شبکهV2Iهای در شبکه

-تحویل دست"[. خودروها با تکنیک 21خودرویی را کنترل نمود]متمرکز تمام ارتباطات بین صورت

های کاربردکنند که ی مرکزی تعامل میدهندههای رادیویی با سرویسبین سلول "3دستبه

VANET [ از 23کند. برای نمونه، در ]را پشتیبانی میLTE جهت ارتباطاتV2I استفاده شده

است.

-ها، دوربینRSUدهد. نشان می LTEی را در شبکه V2Iای از ارتباطات نمونه (1-1)شکل

تواند ارتباطات بین یک می WANیا LTE ،WiFiها هستند. هایی جهت ثبت وضعیت ترافیک جاده

توانند می LTEها را با باشد. خودروهای مشترک، وضعیت ترافیک جاده RSUی پایانی و نقطه

-ها سریعا با اضافهدهندهها و خودروها، سرویسRSUدلیل تعداد باالی ت کنند. بهدرخواست و دریاف

شوند. رو میروبه 2بار

، LTEی های سیار کنونی دارای مدیریت متمرکز هستند. مثال در شبکهعالوه بر این، شبکه

به نیاز باال به شوند. این منجر وارد و خارج می EPC1تمام ترافیک سیار اینترنت از طریق ورودی

های متراکم گروهی از خودروهای مجاور، ا لب به شود. در ترافیکمی 1ترافیک سیار ستون فقرات

دهنده مثل وضعیت ترافیک نیاز دارند که منجر به افزونگی باالی محتوی اطالعات یکسانی از سرویس

شود. های ستون فقرات میدر ارسال

های چندگامی و ارتباطات کوتاه برد دارای اهمیت که، شبV2Rو V2Vهای ترکیبی در شبکه

در نظر WAVEو DSRC[. جهت ارائه ارتباطات بیسیم بین خودروهای مجاور، 21فراوانی هستند]

ته ها صورت گرفهای هوشمند و تبلتاری که در گوشییهای بسشوند. اگرچه با پیشرفتگرفته می

توانند از ماژول اند که میها طراحی و نصب شدهای آنبر VANETهای کاربرداست، تعداد باالیی از

WiFi ی بدون زیرساختی که مبتنی بر خودروها است های سیار استفاده کنند. شبکهبر روی دستگاه

1 Handover

2 Overload

3 Evolved Packet Core

4 Backbone

11

ای هها ناشی از سرعتسیم است. این چالشهای ثابت بیهای بیشتری نسبت به شبکهدارای چالش

ابی باشد. بنابراین باید مسیریهای رانندگی گوناگون میمحیطمتفاوت، الگوهای ترافیکی مختلف و

V2Vو V2Rای از ارتباطات نمونه (1-1)استفاده شود. تصویر V2Vو V2Rهای در طرح 3واکنشی

)مثال خودروی 2سیم شماره ی مسیریاب بیدر گره .دهدنشان می WiFiهای موردی را در شبکه

اند چون تعداد زیادی از خودروهای مشترک، رو شدهترافیکی روبهبا مشکل ازدحام RSU( و2شماره

کنند. ممکن است در این طرح، مسیریاب زمان محتواها را درخواست میهستند و هم RSUنزدیک به

WiFiسیم، پهنای باندی را جهت انجام های بی، به گلوگاه انتقال داده تبدیل شود زیرا تمام گره

گذارند.ارتباطات به اشتراک می

هایی از انواع ارتباطاتنمونه-3-3 شکل

، رسانه مثل عکس، فیلم، صوت و یره، ارسال کارای محتوای VANETهای ی شبکهبا توسعه

ها هستند.چون ارتباطات اجتماعی و اشتراک ویدئو در این رسانهاساس ارتباطات رسانه، هم

خودرویی جدیدی را معرفی کردند که مبتنی بر های بینکاربرد[، ونیل و همکارانش 21در ]

[ 21باشد. در ]ها میها بهبود ایمنی، کارایی و ایمنی عمومی در جادهارسال ویدئو هستند، هدف آن

قال تلوان و همکارانش، انتقال محتوایی که مبتنی بر صررحت بود را پیشررنهاد دادند. اگرچه بهبود ان

1 Reactive

17

های قدیمی شبکه دشوار است.رسانه با معماری

دلیل مسائل موجود در و به NDNجهت ایجاد کارایی بهتر در شربکه با اسرتفاده از معماری

اند. مثال کم کردن بار ترافیک شرربکه، سررازی شرردهپیاده آن، تمام ارتباطات VANETهای شرربکه

2گذارخدمت -تر نسربت به ارتباطات مشتریکوتاه 3کاهش ازدحام ترافیک و زمان رفت و برگشرت

دست آمده است.به

NDNمخیریابی واکنشی در -3-5-3

ی میانی، دارای جدول مسیریابی نیستند که ی متقاضری و گرهدر مسریریابی واکنشری، گره

سیم موردی، جهت های بیشرود. در شبکهشرناخته می NDNدر راهبرد FIBاین جدول به عنوان

راهبردی بنیادی جهت 1آسای پایانی، الگوریتم سیلدهنده تا گرهز سررویسایجاد مسریر معکوس ا

ی درخواسرت برای سرراخت مسیر معکوس است. اگرچه طرح سرازی انتشرار چندگامی بسرتهپیاده

که با انتشررار تمام 1( ارسررال انفجاری3شررود، مثل: موجب ایجاد مشررکالت متعددی می 1انتشرراری

آسررا در اکثر حاالت بخصرروص در شررود. الگوریتم سرریلاد میهای درخواسررت دریافتی ایجبسررته

ی ( شبکه2کند. ایجاد می 1الیی به دلیل انتشار مجدد تکراریهای متراکم، سربار ارتباطی باشربکه

ی ارتباطی هم ی میانی در محدودهیش از دو گرهبدهد که حلقوی زمرانی در مسررریریرابی رخ می

شود زیرا ممکن است چندین ترافیک داده پاسخ تولید میای پشرت سرر هم از ( مجموعه1باشرند.

مسیر معکوس از سرور به سمت کالینت وجود داشته باشد.

ی طوفان انتشراری، تمام متدهای انتشاری از اطالعات جهت کاهش مشرکل شرناخته شرده

کنند. اگرچهاستفاده می VANETی ی بعدی در شبکهکنندهی پخشمکانی جهت شرناسایی گره

ها ندارد. RSUدرو در سرناریوی واقعی، اطالعی در مورد موقعیت مکانی خودروهای همسایه و خو

1 RTT

2 Client-Server

3 Flooding

4 Broadcast

5 Burst Transmission

6 Redundant

18

ها بدون اطالعات مورد نیاز اضررافی هایی که اقدام به بازپخش انتشررار دادهجهت کاهش تعداد گره

و خودروی مقصد کاهش دهیم. RSUها را بین شود که شمار گامکنند، پیشنهاد میمی

دهد ها رخ میبا اسرتفاده از کنترل مقدار شرمار گام ،های میانیها در گرهکمترین تعداد گام

ی ورودی ویژه همیشه اولین بستهشود. بههای درخواسرت، قبل از انتشار قرار داده میکه در بسرته

های درخواست جدید منتشر خواهند شد که دارای کمترین تعداد گام هستند. بسرتهدر گروهی از

(1-1)شرروند باید حذف گردند. شررکل های درخواسررت ورودی که بعدا وارد میسررپس تمام بسررته

دهد.نشان می VENDNETدر مدل NDNعملکردهای اصلی را برای خودروهای

قرار داده شده است و به درستی ماژول پردازشی IPی بر روی الیه NDNها، سازیدر شبیه

NDN 3های سرریار یا بر روی تمام عناصررر شرربکه، مانند ایسررتگاهMS2های نمو یافته، گره B یا

eNode B1ها و ابرها، کامپیوترهای شخصی، سرویس دهنده، مسیریاب IP .اعمال شده است

1 Mobile Station

2 Evolved Node

3 Cloud

VENDNETفلوچارت مدل -5-3شکل

13

:3فصل

پیشنهادی مدل

72

73

مقدمه -3-1

که در فصررل قبل یهای پیشرریندهیم. مدلمدل پیشررنهادی خود را ارائه می این فصررلدر

، فرایند اند. در این قسرررمتگونه تمهیداتی جهت مقابله با ازدحام ارائه ندادههیچ تشرررریح شررردند،

کنیم. مدل پیشنهادی ما شامل چندین اعمال می[ 31] لوکاسکنترل ازدحام خود را بر روی مدل

بهبود اسرررت که با بهبود قرابلیت اطمینان و اولین فراز آن، اجتنراب از تصرررادم براشرررد،فراز می

توان از . با کنترل تصادم مییابی اسررتقابل دسرت مدل لوکاسهای پیشرنهاد شرده در سرنجزمان

حاصل مطرح شده، هایسنجزمانجلوگیری نمود که این مهم از طریق 3ی طوفان انتشراریپدیده

سنج انتقال مجددزمان تغییرما با .کنیمطور مفصرل بررسری میها را بهدر این فصرل آن .شرودمی

.بهبود دهیم را مقداری و قابلیت اطمینان م فرایند انتشار دادهتوانستی مدل لوکاس،

توازن و 2های درخواستدهی بستهشرکل که با اسرتفاده از فاز دوم آن کنترل ازدحام اسرت

حلی موثر برای کنترل وجود دارد به راه NDNهای درخواست و داده در بسرتهیک به یکی که بین

ی ی بسرررتهحل با تخمینی از اندازه. در این راههای خودرویی دسرررت پیدا کردیمازدحام در محیط

این . [1ی حداکثر نرخ ارسال مجاز برای هر گره پرداختیم]ی دریافتی از هر واسرط به محاسبهداده

سازی و ی پیادهسرپس شریوه ،شروددر این فصرل به طور کامل تشرریح می ازدحام،فرایند کنترل

گردد.می بیاندر نهایت نتایج ارزیابی به صورت نمودار وتشریح مدل پیشنهادی،ارزیابی

روش پیشنهادی -3-2

کند و این ، محافظت کمی در برابر تصرررادم ایجاد میIEEE 802.11ی پیوند از پروتکل الیه

دسترس حس کردن رسانه است و این بدین شوند. تنها تکنیک درنیز می DSRCها شامل پروتکل

کنترل کند. حال درصورتی که ،معناست که هر گره، آزاد بودن رسانه را قبل از شروع فرایند ارسال

است RTS/CTS1ارسال را به تعویق بیندازد. تکنیک معمول، استفاده از باید رسرانه مشغول باشد،

1 Broadcast Storm

2 Interest Shaping

3 Request to Send/Clear to Send

72

مثل 3ی پیوند وجود دارد. این تکنیک برای ارتباطات چندطرفههرت تامین ارسرررال در الیهکره ج

V2V حلی مبتنی بر راهقبال . کراربردی نرداردNDN طراحی ،هاییچنین محدودیت جهت حل را

.باشدها، با اسرتفاده از کاهش شرانس تصرادم میند که در تالش برای جبران این محدودیتاهنمود

سنج ها شامل: زمانسنجشود. این زمانانجام می 2هاسنجبا اسرتفاده از مجموعه ای از زماناین کار

و زمان سنج انتقال NDNسنج انتقال مجدد در الیه ، زمانPushingسرنج اجتناب از تصرادم، زمان

[31است.] کاربردمجدد

یا مختصات جغرافیایی، سطح جدیدی از IPهای واضرح مثل آدرس ها بر خالف شرناسرهنام

کنند که موجب هوشرمند شردن آن در تصمیمات ی شربکه ایجاد میسرمانتیک معنایی را در الیه

های داده و قادر است بسته NDNی پخشی های تقاضا، الیهستهب مبداءشرود. با دانستن ارسرال می

ا، هبرساند. باید توجه داشت که نامنواحی درنظر گرفته شده آن درخواسرت را به صرورت کارامد به

بلکه در سطح سمانتیک باالتری اجازه ،ی جغرافیاییبیان کردن مکان را نه فقط در مختصات ساده

آوری اطالعاتی در مورد میانگین سررعت یا تصادف توانند تقاضرا برای جمعها میدهند. مثال ناممی

.نندبیان ک یا حتی در طول مسیری خاص را اهری از بزر راه مشخص، محدودهدرطول یک بزر

های ملددو کنترل ارسال فاز اول مدل پیشنهادی، کاهش تصادم -3-2-1

(caTزمان سنج اجتناب از تصادم ) -3-2-1-1

ها نیاز به مقدار زیادی از انتشرار اطالعات مربوط به تراکم ترافیک، تصرادفات و انسداد جاده

تر از زمان واقعی ارسرررال را در زمانی که خیلی بزر هاتوان ارسرررال دادهها ندارد، بنابراین میداه

نج سای نیازمند انتشار بسته بود، زمانزمانی که گره مدل لوکاس،سازی اسرت، انتقال داد. در شبیه

با این . کردرا به مقدار تصررادفی بین صررفر تا دو میلی ثانیه مقداردهی می (caT) اجتناب از تصررادم

کنند، ی درخواستی را در یک زمان دریافت میروی همسایه بستهروش حتی در زمانی که دو خود

تا شانس تصادم بندی کنندهای متفاوتی زمانهای داده را در زمانقادر خواهند بود تا ارسرال بسته

1 Multiparty

2 Timer

71

.را کاهش دهند

در نظر گرفته شرده اسرت. این درصد موفقیت، ،3کارایی انتشرار، به صرورت درصرد موفقیت

و این است های درخواست ارسالیهای درخواست دریافتی بر روی تمام بستهدرصرد مجموع بسرته

.[27گیری شده است]سنج اجتناب از تصادم، اندازهبا تغییر مقدار زمان قبال پارامتر

سررنج، منجر به ی کوچک از مقدار زمانمحدوده توان دریافت کهدسررت آمده میاز نتایج به

شود. زمانی که محدوده افزایش ها میبیشتر بسته گم شدنث شود و باعدرصد موفقیت کمتری می

، درصد موفقیت در سطح caTاز یابد. بعد از مقدار مشخصییابد، درصد موفقیت نیز گسترش میمی

تر شرردن تاخیر تحویل سررنج منجر به طوالنیماند. اگرچه مقدار بیشررتر زمانمشررخصرری ثابت می

برای حجم معینی از سنج اجتناب از تصادم،تصرادفی برای زمانی اعداد گردد. بهترین محدودهمی

.میکروثانیه برآورد شده است 3122[، حدود 27شبکه ]

Pushing (gapT)زمان سنج -3-2-1-2

محل تولیدشان ازاند، در نقاط دورتر هایی که یه صورت محلی تولید شدهدر این سناریو، داده

های های این چنینی را به محلی دادهدارای ارزش بیشتری هستند، بنابراین ضروری است که همه

دورتری برای اسررتفاده کاربران بالقوه ارسررال کنیم. در مثال مذکور، نام بسررته، موقعیت رخ دادن

ای ی که گرهکند. زمانی جاده را کد میتصررادف در جاده مثل جهت و تعداد خطوط بسررته شررده

تواند تصمیم بگیرد که چه موقع و چگونه پخش مجدد این بسته ای را دریافت کند میچنین بسته

V2Vهای نیاز به انتظار بیشرتر ضرروری است، زیرا معموال شبکه مواقع،بندی کند. در این را زمان

گوش دهند. چون انتشار بسته به صورت ،توانند به هر ارسرالمتراکم هسرتند و چندین خودرو می

شررود، مطلوب اسررت که کارامد و با سررربار کمتر در نقاطی دورتر به عنوان هدف در نظر گرفته می

[28، به انتشار مجدد بسته بپردازد.]ی دورترهمسایه

.ی خودروی مجاور از میان بروداحتمال انتشار مجدد بسته بوسیله ،خواهیم در یک زماننمی

1 Success Ratio

71

بدین صورت انجام گرفت عملشود. این انجام می 3های دادهبسته یبا بهبودی در پیشربر ،کاراین

ی قبلی به مقدار کمتری نسررربت به خودروی مجاور صررربر که خودروی دورتر از فرسرررتنده [31]

دهد:را نشان می 𝑇𝑔𝑎𝑝محاسبه زمان (3-1)کند، فرمول می

(3-1) 𝑇𝑔𝑎𝑝 = 𝑇𝑑𝑖𝑠𝑡.𝐷𝑚𝑎𝑥−min(𝐷𝑚𝑎𝑥,𝐷𝑡𝑟𝑎𝑛𝑠𝑚𝑖𝑡𝑡𝑒𝑟)

𝐷𝑚𝑎𝑥

distT قبلی قرار دارد، گامی است که بعد از اگرهکمترین تاخیر برایmaxD بیشترین محدوده

ها از پارامترهای زیر سازیفاصله تا پرش قبلی است. در شبیه transmitterDسیم است، بی ارسالبرای

mmaxD 150=و msdist T 5=: شده استاستفاده

ای برای همان نام ارسال ی درخواست یا دادههای انتظار، بستهاگر در طول هر کدام از زمان

بندی ارسال زمانای برای لغو کردن شرود، این بسرته قابل شرنیدن اسرت و از آن به عنوان نشرانه

دهد. جزئیات بیشتری در مورد پردازش بسته نشان می (3-1) اسرتفاده شرود. شکل ،ی قبلیشرده

سریم دریافت شود گیرنده، نوع بسته را چک ای از طریق واسرط بیالخصروص زمانی که بسرتهعلی

نین یا نه. اگر چبندی شده است ای با همان نام جهت انتشار زمانکند تا تعیین کند که آیا بستهمی

های دورتر از منبع آن است یا نه. به ی شنیده شده از طرف گرهبود نیاز اسرت که بدانیم آیا بسرته

وجود دارد یا خیر. همخنین باید توجه داشت، 2توان گفت آیا یک بهبودی در پیشربریعبارتی می

به و بندیت انتشار زمانی درخواستی با همان نام جهشود، اگر بستهای شنیده میزمانی که بسته

، این درخواست باید لغو گردد.شده بودفرستاده کاربردسمت

1 Data Pushing

2 Push Progress

71

NDNپردازش بخته در واسط انتشاری -1-3 شکل

NDN (retxT)ی زمان سنج انتقال ملدد در الیه -3-2-1-3

ن ایسیم وجود دارد، در برابر ارتباطات بیشک در محیط ارتباطی خودرویی، موانع زیادی بی

که بسیار پویا و مدام در حال VANET هایخود شبکه ماهیت مانندموانع شرامل مسرائلی اسرت

ای برای تحویل توان گفت باید حداقل حفاظت محدود شرردهتقسرریم شرردن اسررت. در نتیجه می

ی پیوند ایجاد کرد. متاسرفانه این مسراله با استفاده از های داده و درخواسرت در سرطح الیهبسرته

DSRC ی در الیهMAC شود هیچ کسی جهت ای منتشر میقابل اجرا نیست، زیرا زمانی که بسته

ی اها را مجبور کرد تا هر بستهتایید دریافت بسرته وجود ندارد. برای حل این مشکل باید تمام گره

و فرایند گیردمرتبه انجام می 8بیشررتر از مدل لوکاسکار در را چندین مرتبه منتشررر کند و این

retxTسنج به نام زمان ،مجدد ارسرالجهت از طریق یک زمان از پیش تعیین شرده مجدد، ارسرال

71

در میلی ثانیه( 12) را مقداری ثابت retxTست که ش ضعف بزرگیبوده اسرت و این خود قابل انجام

[31]ایماستفاده نموده CCVNمدل ی موجود در پیشنهادی خود، از ایدهاند. ما در روش نظر گرفته

نماید. این ایده، مدل پیشنهادی را به واقعیت استفاده می retxTی جهت محاسبه RTTکه از تخمین

در ار و برای آن مقدار ثابتی کندنماید زیرا این پارامتر را به صررورت پویا محاسرربه میتر مینزدیک

پردازیم.در زیر به تشریح این روش می رد،گینظر نمی

(ی زمانی مهلت ارسال مجددبازه) retxT ی مرتبط را در، دادهCی کنندهدرصورتی که مصرف

که دارد بستگی RTTبه زمان retxTاین کند. درخواست را مجددا ارسال میی دریافت نکرد، بسرته

RTT شود. اگر هیچ می ی دادهتا دریافت بستهدرخواست یبسته ی زمانی بین ارسرالشرامل بازه

عنوان ، تسلیم شده و آن محتوی را بهCدریافت نشد، نهایتا NR3ای بعد از چندین بار تالش یا داده

ی داده یر تکراری تخمین گیرد. مصرررف کننده با دریافت هر بسررته یرقابل دسررترس در نظر می

مدل این رابطه بر اسررراس ، کهکندروز میبه (2-1) رمول، بر اسررراس فRTTخود را از میرانگین

باشد.می 2جایی وزنیمیانگین جابه

(1-2) 𝑅𝑇𝑇𝐾 = 𝛽. 𝑅𝑇𝑇𝐾−1

+ (1 − 𝛽). 𝑅𝑇𝑇𝐾

ی اندازه 𝑅𝑇𝑇𝐾ی قبل اسرررت و تخمینی در مرحله RTT میانگین، 𝑅𝑇𝑇𝐾−1در این فرمول

RTT ی دریافتی است و از آخرین بسرتهβ سازی است. در این پیاده 1ی فیلترثابت بهرهβ=.85 در

برای تاثیر گذرای فیلتر کردن اثبات شده است. اندازهکه به عنوان بهترین ،ستنظر گرفته شده ا

برای retxT [ ارائه شده است،23در ] که retxTی برای محاسبه در قیاس با فرمول جاکوبسون

k و واریانس میانگین درخواسرت بستگی به تخمین یامین بسرتهRTT ( 1-1که در فرمول ) دارد

:بیان شده است

(1-1) 𝑇𝑟𝑒𝑡𝑥𝑘= 𝑅𝑇𝑇𝑘

+ 𝑓 ∗ 𝜎

1را بدون ایجاد انقضررای زمانی نابهنگام RTT تغییراتاسررت تا 1، فاکتور ثابتی برابر با fکه

1 Number of Retries

2 EWMA

3 Filter Gain Constant

4 Premature

77

است. RTTانحراف میانگین یا ی تخمینخطامیانگین ،σ. برطرف نماید

𝑅𝑇𝑇𝑘جهرت اجتنراب از ابهرام، تخمین عد از ارسرررال مجدد ای بی دادهزمانی که بسرررته ،

ه آیا کننده قادر به تشرخیص این نیسرت کشرود، زیرا مصررفروز نمیشرود، بهدرخواسرت دریافت

ی مربوط به درخواسرتی است که مجددا ی با تاخیر مربوط به درخواسرت اصرلی اسرت یا دادهداده

به سرناریوی برنامه و نوع محتوی وابسته NRو مقدار RTTی ارسرال شرده اسرت. تنظیمات اولیه

نترین مسرریر بیاولیه، جهت تطبیق یافتن با انتقال داده و درخواسررت از راه طوالنی RTTاسررت.

درنظر گرفته 7برابر NRاین درصرورتی است که دهنده در تنظیمات اسرت وکننده و ارائهمصررف

باشد.می IEEE 802.11pهای مجدد در شده است و این در قیاس با تعداد ارسال

ای به سرمت دورتری با موفقیت مجددا منتشر شده است، شرنود بسرتهای میزمانی که گره

شود، در در نظر گرفته می 3انجام شده است به عنوان تصدیقی بعدیی ف گرهمثال ارسالی که از طر

های مجدد بعدی را لغو کند.این صورت آن گره باید ارسال

𝑇𝑟𝑒𝑡𝑥در مدل لوکاس، = 50 𝑚𝑠 به نوعی یر واقعی فرضاین در نظر گرفته شده است و ،

ها کاهش سریع سرعت انتشار داده ترین دلیل برایکاهش تراکم خودروها، مهم شرود.محسروب می

ی این اصررل که دارای کارایی بسرریار خوبی اسررت. با مالحظه Pushingاسررت. با این وجود پارامتر

با وجود خودروهای جدیدی NDNی خودروها مدام در حال جابجایی هستند، انتقال مجدد در الیه

دورتر گردد. فواصلبه تواند موجب انتقال بستهشوند میی ما واقع میکه در محدوده

(appT) کاربردزمان سنج انتقال ملدد -3-2-1-3

یپی شبکه، وظیفهدرها در کوتاه مدت و تقسیم شدن پیدر کنار حل مسراله تصرادم بسته

های درخواست را مجددا ارسال کند. ی پیوند، بستهاست که در صورت ایجاد شکست در الیه کاربرد

ی پیوند داده وجود دارد، اولین درخواست قادر به در الیه حتی در حالتی که چندین ارسرال مجدد

بر ارسرال مجدد بسرته اصرار داشته باشد نهایتا کاربردباشرد. اگر بازگرداندن داده به متقاضری نمی

کردن، درخواست ذخیرهدر NDNهای دلیل ماهیت درونی شربکهتواند داده را دریافت کند. بهمی

1 Acknowledge

78

ذخیرهدهد که در طول درخواسرررت قبلی، داده را ای رخ میترین گرهانتقال مجدد فقط در نزدیک

کرده بود.

1فاز دوم مدل پیشنهادی، کنترل ازدحام -3-2-2

ی وجود دارد موجب ارائه NDNهای درخواسرررت و داده در یکی که بین بسرررتهبهتوازن یک

تک بهتک ، با ارسرررالپیونددر یک شرررود.حلی مؤثر، جهت جلوگیری از ازدحام در شررربکه میراه

های ازدحام ناشی از بسته از توان)به سمت تولید کننده( می 2های درخواسرت، به سمت جلوبسرته

.[1] جلوگیری نمود 1ی برگشتی به سمت عقبداده

NDNخودرویی مبتنی بر های بینکدام از شررربکهی کنترل ازدحرام، قبال در هیچاین ایرده

استفاده VANETهای [ برای اولین بار در شبکه1د در ]ی موجوپیشرنهاد نشرده است و ما از ایده

ها از یک واسط، در این سرناریو، مقدار مشرخص را برای حداکثر سررعت ارسال درخواست نمودیم.

دررا امتحان نمودیم، که ی حداکثر نرخ ارسال درخواست، آنی سرادهتعیین نمودیم و با محاسربه

آمده است: (1-1) فرمول

(1-1) 𝐿𝑖 = 𝛼 ∗

𝐶𝑖

��𝑖

ظرفیت لینک در جهت iCاست، i، حداکثر نرخ ارسال درخواست از واسط iLدر این فرمول

نیز است. iی دریافتی از واسط ی بسته دادهتخمینی از اندازه 𝑆��جلو )به سرمت تولید کننده( و

𝐶𝑖اسررت. نسرربت 1پارامتری قابل تنظیم

��𝑖ی هت روبه جلو اجازهای اسررت که در ج، حداکثر نرخ داده

های همان نرخ ارسررال بسررته حداکثر، شررود و بایدبیان می 1عبور دارد و بر حسررب بسررته بر ثانیه

جهت جبران خطاهای محاسرباتی، مثل سربارهای درخواسرت در جهت موافق باشرد. از ضرریب

شود.ی بسته داده استفاده میی شبکه و پیوند و تخمین یر دقیق اندازهیهال

1 Congestion Control

2 Upstream

3 Downstream

4 Configurable

5 Packet per Second

73

3کنیم که دو همسررایه فرض میuN 2وdN ،وجود دارندuN همسررایه جلویی وdN همسررایه

فرسررتد که موجب می iLها را با سرررعتی کمتر از ، درخواسررتiLی با محاسرربه dNعقبی اسررت.

نیز همان حداکثر نرخ را برای uNشرررود. پیوند بین این دو گره میجلوگیری از ایجراد ازدحرام در

، دارای ظرفیت uNکند. اگر لینک بعدی هایش به همسرررایه جلویی رعایت میارسررال درخواسرررت

، اقدام به uNبیش از توان ارسررالی dNباشررد، ممکن اسررت uNو dNکمتری نسرربت به لینک بین

ای . هر گرهکندمی Ndبرای Congestion Nackه ارسررال اقدام ب uNارسررال نماید. در این حالت،

نماید که در سررطر مرتبط از می nو هر پیشرروند نام iرا برای هر واسررط خروجی i,nLحداکثر نرخ

FIB شود.ذخیره می

i,nL برا دریرافرتCongestion Nack ای افزایش پیدا یرابد و با دریافت هر دادهکراهش می

که از آن اسررتفاده شررده اسررت، همان الگوریتم افزایش خطی و کاهش 1کند. الگوریتم تطبیقیمی

باشد.می TCPاست که شبیه به مکانیزم استفاده شده در AIMD1باضریب

ی بر اسرراس اندازه iLوجود دارد. چون Congestion Nackدو سررناریوی دیگر برای ارسررال

ی باند واقعی لینک را به دقت شرود، ممکن است پهنای داده تخمین زده میمشراهده شرده بسرته

ی جایی که گره جلویکنند. از آنرا مصرف میهای داده کنونی و بعدی آنبینی نکند که بستهپیش

ای منتظر ارسررال هسررتند. در های دادهداند که چه بسررته، مییافت درخواسررت از گره عقبیبا در

ای گیرانهحالت به شکل پیششود، در این مزدحم dN uNلینک احتماال صرورت تشرخیص اینکه

Congestion Nack کند.را ارسال می

ای دریافت کرد و تشخیص دهد که ی داده، از گره بعدی خودش بستهuNچنین هر وقت هم

تواند ، احتمال رخ دادن ازدحام، قریب الوقوع است، به جای آن میdNبا ارسرال آن بسرته به سمت

Congestion Nack طور که در مانرا ارسرال نماید. هRED استفاده از میانگین ه اسرتبیان شرد ،

i,nL(، نرخ dNداد ازدحام اسررت. در هر دو حالت، گره عقبی )حل مؤثری جهت رخطول صررف، راه

1 Nupstreram

2 Ndownstream

3 Adjustment Algorithm

4 Additive Increase- Multiplicative Decrease

82

تری به با نرخ پایین nهای مرتبط با پیشررروند نام دهد، به طوری که درخواسرررتخود را کاهش می

شوند.، فرستاده میiواسط

در هر واسط استفاده نمودیم تا از iLی حداکثر نرخ توان گفت از محاسبهمی به طور خالصه

که مبتنی بر i,nLوقوع ازدحام در واسرررط محلی خارجی جلوگیری نماییم و حداکثر نرخ ارسرررال

پیشروند و واسرط اسرت را برای کنترل ازدحام در طول مسریری شررامل یک واسط محلی استفاده

دام از ککنند. در صورتی که هیچپیشوند نام معینی از آن استفاده میها، تحت کردیم که درخواست

iL یاi,nL شود، واسط به حداکثر خودشان نرسیده باشند گفته میi ها تحت جهت ارسال درخواست

باشد، در یر این صورت این واسط، یر قابل دسترس است.در دسترس می nپیشوند نام

ترافیکی هایکاربردای برای های دادهنام -3-3

ای ها در مورد یک رخداد جادهای از دادهی طیف گسرررتردهخودروها قادر به تولید و ذخیره

باشد:هستند که شامل موارد زیر می

( ایجاد مهر زمانیTimestamp در مواقع تولید داده، مثال مهر زمانی یونیکس که )

ساعت شنبه، ششم دسامبر است و به معنی سه 3121223883به صورت

است. 32:21:13

اطالعات مکانی مثل طول و عرض جغرافیایی خودرو که ازGPS گردد و دریافت می

( و/یا نام 111111/17 – 322381/322مربوط به محل تولید داده است. )مثال

بین 323راه شماره ای که خودرو در آن در حال حرکت است )مثل بزر جاده

ی که خودرو در آن درحال حرکت است چنین جهت( و هم121و 122خروجی

ی شمالی(.)مثال به سمت محدوده

مایل بر 22گیری شده است )مثال سرعت خودرو مانند ی مرتبطی که اندازهداده

ی امرتبه، )مثال با ترمز ناگهانی( یا به صورت دورههایی باید یکساعت(. چنین داده

ند.دقیقه اخیر( تولید شو 1)مثل سرعت متوسط در

83

ارائه شده است [1پردازیم که در ]می هاگذاری دادهمدلی برای نام به تشرریح در این بخش،

کند را برطرف می 3ی موردیهای مشخص شده از استفادهنیازمندی و

پیشنهاد شده V2Vای زیر برای تبادل اطالعات گذاری دادهگذاری: ساختار نامالف( طرح نام

" traffic/geolocation/timestamp/data Type/nonce/"است:

شود که این مدل ساختار مطرح است و باعث می 2کاربردی ، به عنوان شرناسهtrafficبخش

road ID/direction/section“، از قالب geolocationباشررد. بخش کاربردگذاری، مسررتقل از نام

number” کند. بخش اسررتفاده میroad ID ی جاده اسررت و باید یکتا باشررد. همه نام، بیان کننده

ی امروزی از شناسه 1های ناوبریی یکتایی هستند. سیستمهای بین اسرتانی دارای شناسهراهبزر

کنند. در صررورت نیاز، مثال اگر برای های جاده اسررتفاده مییکتایی جهت شررناسررایی بخش 1پیوند

توان از در شرررهرهای مختلف دارای نام یکسرررانی هسرررتند میهای محلی که ها و خیابانراهبزر

گر جهت بیان directionجهت تامین یکتایی اسررتفاده نمود. بخش Link IDو road IDترکیبی از

ی ها اسرت. از یک جفت شمارهراهی خروجی بزر شرماره section numberترافیک اسرت. بخش

section شوداستفاده می 1به عنوان یک ناحیه.

کند. همانند از همان فرمت مهر زمانی موجود در یونیکس اسرررتفاده می timestampبخش

شررود. ی زمانی اسررتفاده میجهت نمایش یک دوره timestamp، از یک جفت geolocationبخش

را به فرمتیتواند آنمی کاربردکند، ماژول ای را دریافت میی دادهای، بستهکنندهزمانی که مصرف

فهم برای انسان تبدیل کند.قابل

راه، سرررعت خودرو و یره گر معنی خود داده مثل الین مسرردود بزر بیان data typeفیلد

. کندرا تولید میاسرت، عدد تصادفی بزرگی است که منتشرکننده، آن nonceاسرت. بخش آخر که

د. در فوق تولید کننهایی با مقادیر یکسانی برای بخش ممکن اسرت که چندین منتشر کننده، داده

1 Use Case

2 Application ID

3 Navigation System

4 Link ID

5 Region

82

ی تولیدکنندگان مختلف است. ی تولید شدهی دادهمتمایز کننده nonceاین صورت، بخش

یک مثال برای قالب فوق

/traffic/highway101/north/{400,410}/{132320160,1323205200}/speed/19375887.

کنند رد نظر را مشخص میی مو، محدودهsection numberو timestampاست. آکوالدها در بخش

323راه از بزر 132و 122های ی تولیدشده در موقعیت جغرافیایی بین بخشکه درخواست داده

باشد.می 2233در تاریخ ششم دسامبر 31:22و 32:22به سمت شمال و از نظر زمانی بین ساعت

هاای از بدست آوردن دادهنمونه -3-3-1

های داده را داشته باشد، درخواست خود را با دریافت بستهای قصد کنندهزمانی که مصررف

گذاری به قدری کنرد. این مردل نامگرذاری داده، بیران میمرذکور برای نرام اسرررتفراده از قرارداد

. در ادامه [1] اداره نماید 3ها را با جزئیات مختلفدسرررت آوردن دادهپرذیر اسرررت کره بهانعطراف

ه است:هایی از این موضوع آورده شدمثال

چررنرریررنرری ترروانررد بررا درخررواسررررترری ایررنیررک خررودرو مرری “/traffic/highway

101/north/{400,410}/{1323201600,1323205200}/speed” ی سرعت را دربخش داده

ای را درخواست و در مقیاس یک ساعت دریافت نماید. زمانی که خودرویی بخواهد داده 32

تواند از می 131و 121های مثال بین بخشکند، ها گذر میی واحددهرد کره از محردوده

traffic/highway/“چررنرردیررن درخررواسرررررت اسرررررتررفرراده نررمررایررد. مررثررال:

101/north/{400,410}/{132320160,1323205200}/speed/19375887” و

“/traffic/highway

101/north/{410,420}/{132320160,1323205200}/speed/19375887”

درخواسررت/traffic/highway 101/north/{400,410} ،به معنی این اسررت که متقاضرری

ای مشخص و در هر زمانی، بدون توجه دهد که در ناحیهی ترافیکی را درخواسرت میداده

به نوع داده تولید شده است.

1 granularity

81

را بدون 323راه تمام اطالعات ترافیکی در بزر /traffic/highway 101/درخواستی که نام

دهد.ها، درخواست میتولید آن توجه به ناحیه و زمان

سازیشبیه -3-3

ویژه در مورد کنیم. پارامترهای زیر را بهسرررازی خود را ارائه میدر این بخش، نتایج شررربیه

دست بازده و تاخیر به ،هاها، درصد خودروهای موفق در دریافت دادهمسرافت و سررعت انتشار داده

دهیم.مورد بررسی و تحلیل قرار می ،هاآوردن داده

NDNSimساز شبیه -3-3-1

ها را با استفاده از توان دادهمی به سمت مکانی مشخص، هاجای فرسرتادن داده، بهNDNدر

های دهد تا از تمام ویژگیاجازه می NDNهای دسرت آورد. این تغییر کوچک، به شبکهنامشران به

را حل IPارتباطات مبتنی برتنها مشکالت ی مهندسری اینترنت اسرتفاده نماید تا نهآزمایش شرده

کند، بلکه مشرررکالت توزیع دیجیتالی و کنترل آن را رفع نماید. از طرفی دیگر، معماری توزیعی از

هایی اینترنت امروزی تفاوت دارد و چالشنظر معیارهای اولیه با معماری ارتباطات نقطه به نقطه

رای پذیر بتوان به عنوان ابزاری انعطافیسازی موجود آورده است. از شبیهتحقیقاتی بسریاری را به

که NS-3ساز مبتنی بر های مختلفی از این معماری اسرتفاده نمود. شرربیهآزمایش و ارزیابی جنبه

سازی، ارائه شده ی بزر تحقیقاتی به عنوان پلتفرم شرربیهاسرت، برای جامعه 3آزادصرورت متنبه

را به صورت NDNی های پایه شبکهقسرمت شرود کهنامیده می ndnSimسراز، اسرت. این شربیه

سازی نموده است.پیاده 2مجزا

NDNSim سازتشریح شبیه -3-3-1-1

، برای طرح ارتباطات در اینترنت معرفی کرده اسررت، نیازمند NDNتغییرات اسرراسرری که

سازی کنونی است. اگرچه پیاده NDNهای مختلف از طراحی گسرترش و ارزیابی چند بعدی جنبه

NDNپروژ( ی ه، کهCCNx[)33سازی شده است، موقعیت با ارزشی برای [ در بستر آزمایش پیاده

1 Open Source

2 Modular

81

جایی دهد. از آنهایش در محیط دنیای واقعی ارائه میکاربردمثل NDNارزیابی طراحی زیرساخت

از ستوان از شبیهباشد، میسازی واقعی دشوار میهای انتخابی جهت پیادهکه آزمایش و ارزیابی طرح

باشد.می NS-3ای ساز شبکهاستفاده نمود که بر اساس چارچوب شبیه NdnSim بازمتن

کند:، اهداف زیر را دنبال میNdnSimطراحی

ی تحقیقاتی بر روی پلتفرم عرهمهرای جرابرازی را جهرت اجرای آزمرایشی متنبسرررتره

دهد.سازی مشترک ارائه میشبیه

ای تمام عملکردهای پایه سازیشبیهNDN نماید.پذیر میامکان صحیحیرا به شکل

سررازی با پیاده 3اسررتفاده از همکاری در سررطح بسررتهCCNx [33که اشررتراک ] گذاری

را مقدور NdnSimو CCNxهای ترافیک شربکه و ابزارهای تحلیل بسته بین گیریاندازه

های جهت انجام آزمایش CCNی مستقیم از ردیابی ترافیک واقعی سازد. مانند استفادهمی

.NdnSimسازی در شبیه

سازد.های بزر را مقدور میسازی در مقیاسهای شبیهقابلیت پشتیبانی از آزمایش

ها و بسته 2بریها، پیشکردن دادهی شبکه را با مسیریابی، ذخیرههای سرطح الیهآزمایش

نماید.پذیر میمدیریت ازدحام امکان

NdnSim با دنبال کردن معماریNDNی شررربکه، ، به عنوان مدل جدیدی از پروتکل الیه

های مانند پروتکل ،ی دوسررازی شررده اسررت که بر روی هر مدل در دسررترس از پروتکل الیهپیاده

ی شبکه های الیهسریم و یره قابل اجرا است. همانند آن بر روی پروتکل، بیCSMAنظیر، بهنظیر

(IPv4 وIPv6و ) مثرل ،ی انتقرالهرای الیرهپروتکرلTCP وUDP نیز قرابرل اعمال اسرررت. این

سازی ، انواع مختلفی از سناریوهای همگن و یرهمگن را شبیهNdnSimپذیری باعث شد تا انعطاف

نماید.

سازی ای پیادهبه صورت پیمانه ++Cهای جداگانه ساز، با استفاده از مجموعه کالساین شبیه

1 Packet Level

2 Forwarding

81

ی شبکه هر موجودیت از الیه 2یا پایگاه اطالعات ارسال 3منتظرهای دول درخواستشرده است تا ج

، راهبردهای کاربردهای شرربکه و ، واسررط1مخزن محتوی سررازی نماید که شرراملرا مدل NDNدر

راحتی ای موجب شده است تا هر بخشی را به. این سراختار پیمانهاسرت ارسرال درخواسرت و یره

ساز، یهشرب را جایگزین نمود.بدون هیچ گونه تاثیری بر روی سرایر اجزا بتوان آنبتوان تغییر داد یا

را برای ردیابی دقیق جریان ترافیک 1هاکنندهها و کمکای از واسرررطعالوه بر این موارد، مجموعه

NDN .و رفتار هر بخش ارائه نموده است

از آن زمان به بعد، آ از شرررد. NdnSimسرررازی تالش برای پیراده 2233در پراییز سرررال

گران آلفا به چنین آزمایشسررازی اولیه از طرف طراحان، جهت طراحی و ارزیابی وظایف و همپیاده

ای به عنوان بسررته 2232در سررال NdnSimصررورت کامل اسررتفاده شررده اسررت. اولین انتشررار از

آزاد بیرون داده شد.متن

طراحی -3-3-1-2

، انتخاب طراحان را ملزم به NDNآزاد سازی متنی شبیهها جهت سراخت بستهدرخواسرت

NS-3کرده است. اگرچه NdnSimعنوان چارچوب اصلی به NS-3ی سراز شبکهاسرتفاده از شربیه

سررازی ، شرربیهNS-3را ندارد، مثال NS-2های صررورت عمومی، تمام بخشنسرربتا جدید اسررت و به

سرررازی ولی طراحی پایدار و پیاده[، 12کند ]را پشرررتیبانی نمی IPهای مسررریریابی پویای پروتکل

، شررامل تشریح NdnSimهای اصرلی طراحی دهد. در این قسرمت، بخشپذیری را ارائه میانعطاف

دهیم.سازی پروتکل را ارائه میهای پیادهبخش

کند که حداکثر انتزاع را دنبال می NS-3سازی شبکه در ی شبیه، فلسرفهNdnSimطراحی

، IPv6و IPv4های پشته مانند NdnSimگیرد. سازی شده در نظر میمدلهای را برای تمام بخش

یسروار شرردن بر روی هر گره یتی پروتکلی مسرتقلی طراحی شرده اسرت که قابلعنوان پشرتهبه

ی پروتکلی، شامل تعدادی از ی پشتهعالوه بر هسته NdnSimسرازی شده از شبکه را دارد. شربیه

ها سررراخت باشرررد تا با اسرررتفاده از آنهای کمکی میترافیک و کالسی تولید های اولیهکراربرد 1 PIT

2 FIB

3 CS

4 Helper

81

کند که در تر نماید. لیست زیر انتزاع در سطح اجزا را خالصه میسرازی را آسانسرناریوهای شربیه

NdnSim دهد.ها را نشرران میتعامل اولیه بین آن (2-1)سررازی شررده اسررت و شررکل نیز پیاده

زیر معرفی صورتبه ndnSIMسراز در شربیه شردهگرفتهجزا به کار ا نیترمهماز انتزاع یاخالصره

:شودمی

ndn::L3Protocol: عملیات و تعامالت هسررته پروتکلNDN هایبسررته تکند، دریافیرا پیاده م

.هاfaceاز طریق یو پایین یباالی یهاو داده از الیه درخواست

ndn::Face: شدهیسازهیشب یهادیگر گره با یک گره یهااعی برای ارتباطات برنامهانتز.

ndn::ContentStore: بسررته داده در شرربکه اسررتفاده یسررازرهیذخجهت ،ذخیره یاین انتزاع برا

.شودیم

ndn::Pit :یبرا و است منتظر یهاجدول درخواست یبرا یانتزاع Faceها از آن که درخواست هایی

.رودیمدریافت شده به کار

ndn::Fib: جدول یبرا یانتزاعFIB است رسیده یهاجهت هدایت درخواست.

ndn::ForwardingStrategy: است.ی درخواست و داده هابستهت هدای یبرا یانتزاع

87

ndnSIMدیاگرام بلوکی اجزا -2-3شکل

سازیپیکربندی شبیه -3-3-2

NS-3جهت ارزیابی کارایی طرح خود اسررتفاده کردیم که مبتنی بر NDNسرراز ما از شرربیه

سازی ما دارای پیکربندی زیر است:است. شبیه

MACالیه -3-3-2-1

استفاده کردیم. چون DSRCاز 3سازی( به عنوان نمونهIEEE 802.11a) hoc Wifi-Adاز

DSRC درNS-3 ارزیابی را تغییر ی تحت در دسررترس نیسررت، بر این باوریم که طبیعت مسرراله

دهد.نمی

ی فیزیکیسازی الیهشبیه -3-3-2-2

جهت ارسررال اسررتفاده 3آنتن برابر 2ی( و بهره3.16 mw) dbm 5از توان ارسررالی معادل

به NS-3قرار دادیم که در dbm 96.0-ها به نمودیم. کمترین انرژی قابل شرررناسرررایی در گیرنده

در 1سازی تلفات سیگنالجهت شربیه Nakagamiفرض بوده اسرت. از فرایند انتشرار صرورت پیش

راه استفاده کردیم.بزر

3جاییبهمدل جا -3-3-2-3

راه مستقیمی در ای استفاده نمودیم که خودروها در طول بزر جایی ساده شدهاز مدل جابه

ی بین خودروهای شروند. فاصلهجا میبهمایل بر سراعت جا 12یک جهت و با سررعت ثابتی معادل

یکسان درنظر گرفته شده است و از تنظیم این فاصله جهت تطبیق تراکم خودروها استفاده مجاور،

ای با طول ای از خودروها در محدودهسازی در بخش بعدی از قرار دادن دنبالهایم. نتایج شبیهکرده

دست دسرت آمده اسرت. تعداد خودروها باسرتفاده از خودروهای همسررایه بهکیلومتر به32مجموع

1 Emulation

2 Gain

3 Signal losses

4 Mobility Model

88

خودرو وجود دارد. 222متر باشد، 12ی همسایگی آید، مثال اگر فاصلهمی

:1هاقرارگیری متقاضیان و تولیدکنندگان داده -3-3-2-3

ی داده قرار داده شرررده اسرررت که در جهت ی خودروها، یک تولید کنندهدر ابتردای دنباله

یدکننده تزریق و های داده از طریق تولها، بسرررتهگسرررتر دادهبری پیشپیش گذرند. درعبوری می

ی کننده در انتهای دنبالهاطالعات، یک درخواست 2بازیابی )حصول(شوند. جهت ارزیابی منتشر می

ها از تولیدکننده ایجادهای درخواست را جهت دریافت دادهخودروها قرار داده شرده است که بسته

کند.می و ارسال

هامخافت انتشار داده -3-3-3

کند، تولید میی خودروهرا در ابتردای زنجیره را ای دادهقطعرهای کننردهزمرانی کره تولیرد

کننرده کره در انتهرای این زنجیره قرار دارد باید بتواند آن داده را دریافت کند. خودروی مصررررف

تراکم خودروها داده، بسررتگی به تراکم و تعداد خودروهای میانی دارد. هر چقدر مسررافت انتشررار

وانند تمسافت بیشتری را طی کنند، چون خودروهای میانی بیشتری میها قادرند بیشتر باشد، داده

یفاصله وای کم شود های داده کنند. اگر تراکم خودروهای میانی به اندازهاقدام به بازپخش بسرته

ند تواند طی کی داده میها مسافتی که یک بستهبین خودروها زیاد شرود، به دلیل گم شدن بسته

مدل در و زمان ارسررال مجدد کنترل ازدحام برای ایجاد تمهیداتی. با انجام یابدبسرریار کاهش می

ی مسافت طی شده زمان و بهبود نسبی درها پیشرنهادی توانستیم با کاهش درصد گم شدن بسته

خودرویی باالتر، بیشررتر ها نسرربت به مدل لوکاس دسررت یابیم. این بهبود در فواصررل بینبسررته

12و 32ی بین خودروها ها در حالتی که فاصلهی بستهطی شده و زمان محسروس است. مسافت

312و 32ی بین خودروها نمایش داده شده است. در حالتی که فاصله (1-1) متر اسرت در شکل

کنیم.مشاهده می (1-1متر است، مسافت طی شده را در شگل )

1 Data Publisher and Requester Placement

2 Retrieval

83

متر 51و11خودرویی برای فواصل بین -مخافت انتشار داده در طول زمان -3-3 شکل

متر 131و61خودرویی برای فواصل بین -مخافت انتشار داده در طول زمان -3-3 شکل

32

هاسرعت انتشار داده -3-3-3

شررود، سرررعت کننده فرسررتاده میای از طرف تولیدکننده به سررمت مصرررف زمانی که داده

ی بین خودروها کمتر باشد، ی بین خودروها دارد. هر چقدر فاصلهها بسرتگی به فاصلهانتشرار داده

تر، تعداد بیشتری همسایه اطراف آن در شررایط متراکمها بیشرتر اسرت چون سررعت انتشرار داده

بعدی مطرح باشد. بنابراین 3ینندهارسال کعنوان تواند بهخودرویی هستند که به صورت بالقوه می

ه ای کاست. اگرچه اولین همسایه ترخلوت، کمتر از حالت ماندمنتظر میی اول زمانی که فرستنده

ای که داده را دریافت کرده است نباشد،گیرد، ممکن است دورترین همسایهتصرمیم به ارسرال می

کند.ها کمک میتر دادهیعزمان انتشار حاصله کمتر موثرتر بوده و به انتشار سر

بین خودروها واصل م تلفف درها سرعت انتشار دادهمقایخه -5-3 شکل

درصد خودروهایی موفق در دریافت داده -3-3-5

مجدد اند، بنابراین در فرایند ارسرررال را ثابت درنظر گرفته retxTچون در مدل لوکاس، مقدار

اند و برای تمام فواصرررل را اصرررال لحاک نکرده RTTی بین خودروها و به نوعی ها، فاصرررلهبسرررته

اند. این مساله منجر به دریافت داده از طرف خودرویی، مقدار یکسانی را برای آن در نظر گرفتهبین

نوعی نامطلوب شررود و این فرایند بهتر خودروها میهای پاییندرصررد کمتری از خودروها در تراکم 1 Forwarder

33

که در روش پیشررنهادی وجود دارد، درصررد بیشررتری از خودروها در RTTاسررت و با تخمینی از

( به وضوح قابل 1-1التر، قادر به دریافت داده هستند، این مطلب در شکل )خودرویی بافواصل بین

مشاهده است.

اند( شدهبین خودرویی فواصل م تلف دردروهایی که قادر به دریافت داده )درصد خو-9-3 شکل

1بازده -3-3-9

شررروع قبلجهت ارزیابی قابلیت اطمینان در حالت ارسررال فعال داده با شرررایطی همخون

شررود. سپس به ی بیشرتری از طرف منتشرررکننده وارد میهای دادهکردیم با این تفاوت که بسرته

کیلومتر دورتر از منتشرررر کننده بود پرداختیم. به 32دریافتی خودرویی که گیری کرارایی انردازه

شود که بازده انتها به انتها به نرخ ورود در سمت منتشرکننده و تراکم خودروهای وضروح دیده می

تدریج بسته در هر ثانیه شروع کردیم تا به 21ای در حدود میانی وابسته است. ما با نرخ ورود آهسته

، در شرررایط متفاوتی از 2رخی از ورودبسررته در هر ثانیه رسرراندیم. در هر ن 222نرخ آن را به نهایتا

متر متغیر 32تا 32ی بازده پرداختیم که در آن فاصله بین خودروها از تراکم خودروها به محاسبه

برای در مدل لوکاس، بینیمطور که میدهد. همانسازی را نشان مینتایج شبیه (7-1)بود. شرکل

که نرخ ورودی کند ولی بعد از اینبازده با نرخ ورودی افزایش پیدا می ،مقرادیر کمی از نرخ ورودی

1 Throughput

2 Injection

32

شود شود چون کانال انتشار در بین خودروها مزدحم میبازده اشباع می رسدی خاصری میبه نقطه

شده کاهش های گم ولی در روش پیشرنهادی، به دلیل وجود مکانیزم کنترل ازدحام، درصرد بسته

و ری اشباع بازده روبهمشرکل کانال مزدحم، به نوعی کنترل شرده است و با مسالهیابد بنابراین می

کنیم.( مشاهده می7-1نیستیم. نتایج موجود را در شکل )

متفاوتهای تزریق مقایخه بازده انتها به انتها در نرخ -7-3 شکل

1هادست آوردن دادهتاخیر به -3-3-7

ن است انتشار ی خودرویی در هم گسریخته است، ممکهاجایی که ارتباطات در شربکهاز آن

باشررد. بعدا زمانی ها بعد از چندین گام، متوقف گردد که بدلیل تراکم پایین خودروها میفعال داده

باید با اسرررتفاده از انتشرررار مجدد کنندگانشرررود، درخواسرررتکه مجددا تراکم خودروها زیاد می

های مورد نظر خود را درخواست دهند. بنابراین مهم است که تاخیر بین های درخواست، دادهبسته

(8-1)ی مورد نظر، مورد بررسی قرار گیرد. شکل ی درخواسرت تا زمان دریافت دادهارسرال بسرته

های مختلف کننده تحت تراکمخواسررتکیلومتری از یک در 32ی تاخیر دریافت داده را از فاصررله

دهد.نشان می

1 Data retrieval Delay

0

50

100

150

200

250

300

25 50 75 100 125 150 175 200

ده باز

-K

bp

s

نرخ تزریق بسته در هر ثانیه

(Distance=10)-بازده مدل پیشنهادی (Distance=10)-بازده مدل لوکاس

(Distance=50)-بازده مدل لوکاس (Distance=50)-بازده مدل پیشنهادی

(Distance=90)-بازده مدل لوکاس (Distance=90)-بازده مدل پیشنهادی

31

شود، تاخیر نیز افزایش ی همسرایگی بیشتر میرود زمانی که فاصرلهطور که انتظار میهمان

به، کننده چندین مرتممکن است نیاز باشد که درخواست هاگم شدن بستهیابد. همخنین بدلیل می

. بنابراین به تر استر مدل لوکاس محسروسکه این مشرکل د ی درخواسرت را ارسرال نمایدبسرته

مدل در شود.شدت بیشتر مییابد، واریانس تاخیر بهی همسرایگی افزایش میکه فاصرلهمحم این

های موجود در کنترل ازدحام، تاخیر را تا حدودی کاهش دادیم.پیشنهادی، با مکانیزم

لوکاس و پیشنهادی هایمقایخه تاخیر ارسال درخواست تا دریافت داده در مدل-8-3 شکل

0

2

4

6

8

10

12

14

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

70

75

80

85

90

95

10

01

05

11

01

15

12

01

25

13

0

ر خیتا

-ده داتیافدرتا ت اسخودرل سا اراز

فاصله بین خودروها

تاخیر در روش لوکاس تاخیر در مدل پیشنهادی

31

:5فصل

گیرینتیله

31

31

VANETبر روی NDNمزایای اعمال معماری -5-1

دیگر به مقصررد مشخصی، با یک IPهای با ارسرال بسرته IPهای مبتنی بر ها، در شربکهگره

های شررود. در این فرآیند، نامحاصررل می 3DNSجوی وها از پرسکنند. این آدرسارتباط برقرار می

های داده 2با واکشی NDNهای مبتنی بر ها در شبکهشود. گرهترجمه می IPبه آدرس کاربردسطح

ها، مستقیما ، جهت برقراری ارتباط بین گرهNDNکنند. دیگر ارتباط برقرار میمورد نظرشان با یک

ن کنند و ایها را تعیین میها، نام دادهکاربردجایی که آنکند. از استفاده می کاربردهای سطح از نام

)به صررورت دسررتی یا خودکار( از میان IPها مسررتقل از ارتباطات هسررتند، نیاز به پیکربندی نام

راحتی انجام ها بهکه ارتباط فیزیکی برقرار شررود، تبادل دادهبرداشررته شررده اسررت و به محم این

پذیرد.می

گذاری ها را نامها، دادهگذاری میزبانجای نام، بهNDNویی مبتنی بر خودرهای بینشررربکه

شررود و مزایای زیر را در انجام ها میدر ارسررال داده IPنیاز شرردن از آدرس کنند که موجب بیمی

کند:ارتباطات ایجاد می

های شود و این امر به گرهمی 1ها و انتقال در شبکهکاربردبین 1انزواموجب حذف

ها، استفاده نماید.کاربردها بر اساس نیاز دهد تا از دادهفرستنده اجازه می

قابل انجام هستند زیرا دیگر نیازی به زیرساختی برای 1خودارتباطات به شکل خودبه

.های قبل از برقراری ارتباط نیست و پیکربندی IPانتساب آدرس

ها، در شبکهسازند. پذیر میها را امکانگذاری شده، ایجاد امنیت برای دادههای نامداده

شود.آن امضاء می 1ی بانیمحتواها بوسیله

اند یا دارای اهداف محلی هایی که به صورت محلی تولید شدهدیگر نیازی به ارسال داده

ها مانند اطالعات ترافیکی نیست. این داده 7های دوردهندههستند، به سمت سرویس

1 DNS Queries

2 Fetch

3 Isolation

4 Network Transport

5 Spontaneously

6 Author

7 Remote Server

37

شوند، قادرند بدون رفتن به صورت محلی، تولید و مصرف می هایی که بههستند. داده

هایی که در آن محل حضور دارند، تحویل کنندههای دور، به سایر مصرفدهندهسرویس

داده شود.

کردن، تمام ذخیرهبدون شرررود. ای انجام میکردن به شرررکل ویژه ذخیره، فرایند NDNدر

ند که موجب ایجاد افزونگی باال در محتوای دشمی دهنده واکشیها به سرمت سررویسدرخواسرت

.گردیددهنده میبرگردانده شده از طرف سرویس

دهی دهد از محتواهای در دسترس جهت پاسخرخ می های میانیگرهسرازی که در با ذخیره

گیر در نرخ بیت درخواستیو موجب کاهش چشم شودهای درخواست استفاده میمستقیم به بسته

توانند از های درخواسررت می، بسررتهNDNبا راهبرد .گرددمی ،کندنده دریافت میدهکه سرررویس

. این در 3گامی از خودروها برآورده شوندی تکی چندین همسایهوسریلهمیانی به خودروهایطرف

دهنده های درخواسررت فقط از طرف سرررویس، بسررتهNDNحالی اسررت که در صررورت عدم وجود

ها، ، تمام ایستگاهRSUبین خودروها و WiFiبا توجه به وجود گلوگاه در لینک شوند.دهی میپاسخ

اهد.کگذارند، که از ایجاد اضافه بار بر روی لینک گلوگاه میکانال فیزیکی یکسانی را به اشتراک می

در خودروها، بسرریار بهتر از زمانی RTTشررود، پایداری اسررتفاده می NDNدر حالتی که از راهبرد

شود.گذار استفاده میخدمت-که از راهبرد مشتریاست

نتایج -5-2

گونه تمهیداتی های پیشین، هیچنامه، مدل پیشرنهادی خود را ارائه دادیم، مدلپایاندر این

نامه، فرایند کنترل ازدحام خود را بر روی مدل اند. در این پایانجهرت مقرابلره با ازدحام ارائه نداده

NDN یهر گره های درخواسررت و داده دریکی که بین بسررتهبهتوازن یکاعمال نمودیم. لوکاس

با حلی مؤثر، ی راهارائه های معلق در هر گام ومحدود کردن تعداد درخواسرررت وجود دارد موجب

شود.جهت جلوگیری از ازدحام در شبکه می، 2های درخواستدهی بستهشکلاستفاده از

1 Satisfy

2 Interest Shaping

38

های درخواست، به سمت گره بعدی ی بستهشدهتک و حساببهدر یک پیوند، با ارسرال تک

در مدل ی برگشرررتی به سرررمت عقب جلوگیری نمود.های دادهتوان ازدحام ناشررری از بسرررتهمی

ها از یک واسط، تعیین نمودیم پیشنهادی، مقدار مشخص را برای حداکثر سرعت ارسال درخواست

ی بسته، در نظر گرفتیم.تخمینی از اندازه های برگشتی را بر اساس ظرفیت لینک ونرخ داده و

کند و این خود باعث های گم شده نیز کاهش پیدا میبا کاهش ازدحام در شبکه، تعداد بسته

چنین کاهش تاخیر ناشی از ها در شرربکه و همترافیک اضرافی ناشری از ارسرال مجدد داده کاهش

دهد که در کانال مزدحم، بازده پس نشان میشود. نتایج حاصله شده میداده گم هایبازگشت بسته

ماند. با وجود فرایند کنترلآید و ثابت میاز رسیدن به نرخ تزریق مشخصی، به حالت اشباع در می

شود و افزایش قابل قبولی ها، بازده اشباع نمیازدحام در مدل پیشنهادی، با افزایش نرخ تزریق داده

تر خودروها نیز های پایینها در تراکمی دادهبوسررریله چنین مسرررافت طی شررردههم کند.پیدا می

کند.افزایش پیدا می

ی زمان برای محاسبه CCVNی موجود در مدل از ایدهدر بخش دیگری از مدل پیشنهادی،

هایRTTبا اسررتفاده از RTTتخمین از ایم کهاسررتفاده نمودهها، انتظار برای ارسررال مجدد داده

تر نماید. این ایده، مدل پیشررنهادی را به واقعیت نزدیکاسررتفاده می retxTی جهت محاسرربهقبلی،

کند و برای آن مقدار ثابتی را در نظر نمرایرد زیرا این پارامتر را به صرررورت پویا محاسررربه میمی

ری پیدا کرده است و تاثیر قابل گی، متوسرط زمان انتظار نیز کاهش چشمretxT. با کاهش گیردنمی

و باعث افزایش درصرررد مجموع بیشرررتری از پارامترهای ارتباطی گذاشرررته اسرررت قبولی بر روی

اند، شده است.خودروهایی که نهایتا موفق به دریافت داده گردیده

کارهای آینده -5-3

شود.میبه منظور بهبود عملکرد مدل ارائه شده، پیشنهادات زیر ارائه

نامه، در این پایانNDN سازی ی شبکه، پیادهبه عنوان مدل جدیدی از پروتکل الیه

بر روی هر مدل در دسرررترس از توان آن رادر کارهای آینده می شرررده اسرررت که

33

خاصیت نمود تا بتوان اعمال ها یا سرایر الیه( IPv6و IPv4ی شربکه )پروتکل الیه

یا NDNهای معماریای را بین خودروهرایی که از هر کدام از ویژه 3پرذیریتطبیق

TCP اع انوبتوان د تا وشمیپذیری باعث . این انعطافکنند، ایجاد نموداسرتفاده می

ترکیبی از هر دو معماری را بررسی نمود. مختلفی از سناریوهای همگن و یرهمگن

،توان زمانمی جهت بهبود مدل پیشنهادی( سنج اجتناب از تصادمcaT) بر اساس را

بتوان از اعمال اعمال نمود تا 2موجود در شبکه به صورت خودتطبیق تراکم ترافیکی

جلوگیری نمود. VANETهای ها در شبکهتاخیرهای اضافی در ارسال داده

هوشمندی توان مدل پیشرنهادی را بدین صرورت بهبود بخشرید که از الگوریتممی

الگوریتم از های درخواسرررت اسرررتفاده نمود که در این کنترل جریان بسرررته جهت

،منابع آزاد شررربکه مانند پهنای باند حجم سرررو باهم 1اطالعات ناشررری از بازخورد

بر روی 1را در شرربکه ایجاد نماید و از اعمال اضررافه بار 1اسررتفاده شررود و تعادل بار

جلوگیری نماید. وجود آمدن ازدحامو به هامسیر خاصی از عبور داده

های در شبکهVANET های ذخیره با تراکم باالی خودروها ممکن است حجم داده

وجود CSها در سررازی دادهشررده به قدری باال باشررد که فضررای کافی جهت ذخیره

ای استفاده کرد تا بتوان بهینه 1های جایگزینینداشته باشد، بنابراین باید از سیاست

ادی از سیاست دست یافت. در مدل پیشنه CSبیشتری در 7به درصرد نرخ برخورد

های استفاده شده در مدل اسرتفاده شرده است که نسبت به روش LRUجایگزینی

VENDNET همانندPT-LRU .بنابراین با استفاده دارای نرخ برخورد کمتری است

توان مدل پیشنهادی را بهبود بخشید.تر میهای جایگزینی بهینهاز سیاست

به ارسررال کاراتر 8ارسررال ی در ماژول راهبردتوان با اسررتفاده از تغییراتدر آینده می

1 Versatility

2 self-adapted

3 feedback

4 Load-Balance

5 Overload

6 Replacement Policy

7 Hit Rate

8 Forwarding Strategy Module

322

مورد و اضررافی، های مجدد بیهای داده و درخواسررت دریافت تا از ارسررالبسررته

جلوگیری نمود و تراخیر را در شررربکره کاهش داد. با وجود چنین راهبرد ارسرررال

های ترافیکی را در مدل پیشنهادی بهبود بخشید.توان انتشار دادههوشمند می

323

منابع و مآخذ

[3] V. Jacobson, D. K. Smetters, J. D. Thornton, M. F. Plass, N. H. Briggs, and R.

L. Braynard, "Networking Named Content," in CoNEXT: International

Conference on Emerging Networking Experiments and Technologies. Rome,

Italy: ACM, pp. 1-12, 2009. [2] L. Zhang, D. Estrin, J. Burke, V. Jacobson, J. D. Thornton, D. K. Smetters, and

B. Zhang, "Named Data Networking (NDN) Project," in PARC Technical

Report NDN-0001, 2009 [1] L. Wang, W. Ryuji, k. Romain, V. Rama, and L. Zhang, "Data naming in

vehicle-to-vehicle communications," In Computer Communications

Workshops (INFOCOM WKSHPS), 2012 IEEE Conference on, pp. 328-333,

2012. [1] L. Zhang, A. Afanasyev, J. Burke, V. Jacobson, k. claffy, P. Crowley, C.

Papadopoulos, L.Wang, and B.Zhang, "Named Data Networking," In ACM

SIGCOMM Computer Communication Review (CCR), 2014. [1] G. Xylomenos, C. Ververidis, V. Siris, N. Fotiou, C. Tsilopoulos, X. Vasilakos,

K. Katsaros, and G. Polyzos, "A survey of information-centric networking

research." In IEEE Communications Surveys Tutorials, 2013. [1] C. Yi, A. Afanasyev, I. Moiseenko, L. Wang, B. Zhang, and L. Zhang, "A case

for stateful forwarding plane." on Computer Communications: ICN Special

Issue, pp. 779–791, April 2013. [7] C. Yi, A. Afanasyev, L. Wang, B. Zhang, and L. Zhang, "Adaptive Forwarding

in Named Data Networking." In ACM SIGCOMM CCR, pp. 62-67, 2012. [8] S. K. Fayazbakhsh, Y. Lin, A. Tootoonchian, A. Ghodsi, T. Koponen, B.

Maggs, K. Ng, V. Sekar, and S. Shenker, "Less pain, most of the gain:

Incrementally deployable ICN." In SIGCOMM Comput. Commun., Aug. 2013. [3] J. Burke, P. Gasti, N. Nathan, and G. Tsudik, "Securing instrumented

environments over Content-Centric Networking: the case of lighting control."

In IEEE INFOCOM 2013 NOMEN Workshop, Apr. 2013. [32] G. Grassi, D. Pesavento, G. Pau, R. Vuyyuru, R. Wakikawa, and L. Zhang,

"VANET via Named Data Networking." In IEEE INFOCOM NOMEN

Workshop, Apr. 2014. [33] L. Wang, A. K. M. M. Hoque, C. Yi, A. Alyyan, and B. Zhang, "OSPFN: An

OSPF-based routing protocol for NDN." Technical Report NDN-0003, July

2012. [32] A. Hoque, S. O. Amin, A. Alyyan, B. Zhang, L. Zhang, and L. Wang, "Named-

data link state routing protocol." In ACM SIGCOMM ICN Workshop, 2013.

322

[31] L.Wang, A. Afanasyev, R. Kuntz, R. Vuyyuru, R. Wakikawa, and L. Zhang,

"Rapid traffic information dissemination using named data." In Proceedings of

the 1st ACM workshop on Emerging Name-Oriented Mobile Networking

Design-Architecture, Algorithms, and Applications, pp. 7-12, 2012. [31] J. B. Kenney, "Dedicated Short-Range Communications (DSRC) Standards in

the United States," in Proceedings of the IEEE, vol.99, no.7, pp. 1162–1182.

July 2011. [31] M. Amadeo, C. Campolo, A.Molibaro, "Enhancing content-centric networking

for vehicular environments." Computer Networks 57, no. 16 pp. 3222-3234,

2013. [31] G. Arnould, D. Khadraoui, and Z. Habbas, "A self-organizing content centric

network model for hybrid vehicular ad-hoc networks," in: ACM DIVANet,

2011. [37] C. Campolo, A. Iera, A. Molinaro, S. Paratore, and G. Ruggeri, "SMaRTCaR:

an integrated smartphone-based platform to support traffic management

applications," in First International Workshop on Vehicular Traffic

Management for Smart Cities (VTM), pp. 1-6, 2012. [38] G. Grassi, D. Pesavento, L. Wang, G. Pau, R. Vuyyuru, and L. Zhang,

"Vehicular inter-networking via named data," in: ACM HotMobile, 2013. [33] CCNx Protocol. <http://www.ccnx.org/documentation/>.

[22] M. Amadeo, A. Molinaro, and G. Ruggeri, "E-CHANET: Routing,

forwarding and transport in Information-Centric multihop wireless networks".

Computer Communications, pp. 792-803, 2013.

[23] M. Chen, D. O. Mau, Y. Zhang, T. Taleb, and V. C. Leung, "VENDNET:

VEhicular Named Data NETwork," Vehicular Communications, pp. 208-213,

2014.

[22] W. Quan, C. Xu. J. Guan, H. Zhang, and L. Grieco. "Scalable Name Lookup

with Adaptive Prefix Bloom Filter for Named Data Networking." IEEE

Commun, pp. 102-105, 2014.

[21] Y. Yu, T. Punihaole, M. Gerla, and M.Y. Sanadidi, "Content routing in the

vehicle cloud," in: Military Communication, vol. 2012, pp. 1–6, Nov. 2012.

[21] H.A. Omar, W. Zhuang, and L. Li, "VeMAC: a TDMA-based MAC protocol

for reliable broadcast in VANETs," IEEE Transaction. Mob. Comput, pp.

1724–1736, 2013.

[21] A. Vinel, E. Belyaev, B. Bellalta, and H. Hu, "Live video streaming in

vehicular networks," in: Communication Technologies for Vehicles,

pp. 156–162, 2014.

[21] T.H. Luan, X. Shen, F. Bai, Integrity-oriented content transmission in

highway vehicular ad hoc networks, in: IEEE INFOCOM, pp. 2562–

2570, 2013.

[27] M. Kuai, X. Hong, and R. Flores, "Evaluating Interest Broadcast in

Vehicular Named Data Networking," In Research and Educational

321

Experiment Workshop (GREE), pp. 77-78, 2014. [28] S. Kaul, M. Gruteser, R. Onishi, and R. Vuyyuru,"GeoMAC: Geo-

backoffbased co-operative MAC for V2V networks," In Vehicular

Electronics and Safety, ICVES, pp. 334-339, 2008. [23] V. Jacobson, "Congestion avoidance and control," in ACM

SIGCOMM’88, pp. 157-187, 1995.

321

ی انگلیسی به فارسینامهواژه

Floating car Data های شناور خودروداده

Probe System سیستم کاوش

Remote Server دوری راهدهندهسرویس

VANET ی موردی خودروییشبکه

Link پیوند

Named Data Networking گذاری شدههای نامی دادهشبکه

Content-Centric Networking ی محتوی محورشبکه

Request/Reply Model مدل درخواست/پاسخ

Mobility Management جاییمدیریت جابه

Session Management مدیریت جلسه

Service Discovery کشف سرویس

Scalability پذیریمقیاس

Zero Configuration Networking بندی بدون نیاز به پیکربندیشبکه

matching the nature of applications هاکاربردمطابق با طبیعت

Host-Centric میزبان محور

sporadically connected link ناپیوسته مقطعیپیوندهای

Acknowledgement تصدیق

Congestion Window ازدحامپنجره

Broadcast انتشاری

Packet loss هاگم شدن بسته

Broadcast Storm طوفان انتشاری

Dedicated Short Range Communications ارتباطات کوتاه برد تخصیص یافته

Base Station تایستگاه مرکزی ثاب

Access Point ی دسترسینقطه

safety ایمنی

Convenience راحتی

Commercial تجاری

Intelligent Transportation Systems ونقل هوشمندهای حملسیستم

Wireless Access for Vehicular Environments سیم در محیط خودروییدسترسی بی

Road-Side Unit ایواحد کنار جاده

distributed network ی توزیعیشبکه

self-regulation ویژگی خودتنظیمی

321

Information centric network شبکه اطالعات محور

Interest Packet درخواستبسته

Content محتوی

Pending interest table جدول درخواستهای منتظر

forwarding Information base پایگاه ارسال اطالعات

content store ی محتویذخیره

forwarding strategy Module ماژول راهبرد ارسال

Interface واسط

Name-Prefix هاپیشوندی از نام

drop بیرون انداختن

flow balance تعادل جریان

hop by hop گام به گام

Opaque مبهم

Network Delivery تحویل در شبکه

Code Base پایگاه کد

Geographical Scoping مقیاس جغرافیایی

Temporal Scoping زمانیمقیاس

Duplication Detection تشخیص تکراری بودن

Data Accuracy هادقت داده

Redundancy افزونگی

Certificate گواهی

Web of Trust ای از اعتمادزنجیره

Tampering مداخله

Spoofing برداریکاله

Multipath Forwarding ارسال چندمسیری

Hijacking رباییحمالت هواپیما

Anomaly آشفتگی

Mitigation های تسکینمکانیزم

Traversal پیمایش

Distance Vector بردار فاصله

Link State حالت وضعیت

Multicast چندپخشی

Flow Balance تعادل جریان

321

Push-Back عقبطرح روبه

In-Network Storage ایی درون شبکهذخیره

Buffer Memory ی بافرحافظه

Narrow Waist میانه باریک

Verification تایید

Validation تصدیق

Names Space فضاهای نام

Vendezvous گاهوعده

Discovery کشف

Bootstrapping اندازیخودراه

Real-Time Conferncing کنفرانس بالدرنگ

Automations Systems سیستم های خودکار

Forwarding Engine ارسالموتور

Wire-Speed تلگراف-سرعت

Hyperbolic شبه هذلولی

Epidemic Percolation گیرنفوذ همه

Proactive گسترپیش

multi-hop چندگامی

Cross-Layer ایالیهبین

Data Requester متقاضی داده

Data Producer تولید کننده

Data Mule حامل داده

Timers سنجزمان

Remote Entity های دورموجودیت

Collision Avoidance اجتناب از تصادم

Retransmission ارسال مجدد

Relay بازپخش

Link-Breakage هاخرابی پیوند

Content Identifier ی محتویشناسه

Basic Interest درخواست اولیه

Advanced Interest درخواست پیشرفته

Response Counter ی پاسخشمارنده

Provider ارائه دهنده

327

Successive packets های متوالیبسته

Cache Hit جستوجوی موفق

Managing Retransmission مدیریت ارسال مجدد

Fluctuation نوسانات

Quality of Service کیفیت سرویس

Skewness Characteristic ویژگی جریانی

Lifetime عمرطول

Hitting Rate نرخ برخورد

Handover دستبهدست

Overload باراضافه

Backbone ستون فقرات

Reactive واکنشی

Client-Server گذارخدمت -مشتری

Flooding آساسیل

Burst Transmission ارسال انفجاری

Multiparty Communications ارتباطات چندطرفه

Success Ratio موفقیتدرصد

Push Progress بهبودی در پیشبری

Filter Gain Constant ی فیلترثابت بهره

Premature نابهنگام

Congestion Control کنترل ازدحام

Adjustment Algorithm الگوریتم تطبیقی

Timestamp مهر زمانی

Navigation System های ناوبریسیستم

Emulation سازینمونه

Mobility Model جاییبهمدل جا

Signal losses تلفات سیگنال

Spontaneously خودخودبه

DNS Queries ی نامسیستم دامنهجوی وپرس

328

Abstract:

Nowadays, Vehicular networking is becoming reality and the vehicles use

TCP/IP protocol Stack which is a Host-Centric protocol. Data transmission in such

323

networks is based on establishing End to End path between source and destination.

This protocol has several challenges in Vehicular environment such as mobility

management, session management and service discovery.These issues are aggravated

when combined with potential features of VANETs. These features are dynamic

topologies, short-lived and intermittent connectivity, unreliable broadcast channels

and high speed of vehicles. Therefore, TCP/IP architecture is not appropriate for

mobile wireless environment especially the VANETs.

As shown in previews investigations, we can use a new alternative architecture

instead of TCP/IP for resolving the mentioned problems. This new architecture is

NDN (Named Data Networking) which is a new proposed architecture for the future

generation of Internet. NDN or CCN (Content-Centric Networking) is a new and

popular model which removes the need for IP address configuration and instead

communicate by named data. NDN also eliminates the use of nodes addresses and

retrieves data by using application data names directly. Some attractive properties of

NDN such as: caching, replications and fast retransmission caused NDN request/reply

model as a suitable solution for rectifying VANET’s difficulties.

In this thesis, the challenges of disseminating information in VANETs are

investigated and content-centric approach solutions such as: basic CCN, LUCAS,

CCVN and VENDNET models are illustrated. By using new congestion and collision

control mechanisms, data dissemination are improved in VANETs.

Key Words: VANET, Named Data Networking (NDN) architecture, Content

Centric Networking (CCN), Congestion control, Collision control

332

Yazd University

Department of Computer Engineering

Thesis submitted

For the degree of M.Sc.

Title:

Improving Communications in VANETs with

Approach of using NDN Networks Architecture

Supervisor:

Dr. K. Mizanian

Advisor:

Dr. M. Agha Sarram

By:

Mohammad Roustaei

February 2015