[发明专利]一种混合SDN和雾计算的车辆自组织网络系统

说明书

本发明公开了一种混合SDN和雾计算的车辆自组织网络系统，其整体架构分为云计算层、固定雾计算层和移动雾计算层，其中，云计算层由云服务器组成，固定雾计算层由SDN控制器、RSU和基站组成，移动雾计算层由行驶的车辆和车上的移动设备组成。本发明的有益之处在于：从经济和应用服务可靠性角度考虑，混合了SDN和雾计算，将路边基础设施和移动车辆、用户终端等认为是可利用的处理节点，增加了系统的计算、通信、网络等资源，并采用任务分配策略提高了应用服务可靠性，避免了额外的成本消耗。

技术领域

本发明涉及一种车辆自组织网络系统，具体涉及一种混合SDN和雾计算的车辆自组织网络系统，属于通信技术领域。

背景技术

车辆自组织网络(Vehicular ad-hoc network，VANET)是传统的移动自组织网络(MANET)在交通道路上的应用，其以道路上的汽车及部署的交通设施为处理节点，利用无线通信技术(如车辆与车辆(V2V)之间WAVE通信，车辆与路边基础设施(V2I)之间3G/4G/WiMax通信)来形成大范围的移动网络。为支持传统交通向智能交通系统(ITS)的转变，车辆上配备了处理单元、各种传感器、GPS、无线电收发机等单元，同时在道路两旁也都部署了相关的固定基础设施，例如：监控摄像头、传感器、交通灯、路侧单元(RSU)等。ITS通过收集各车辆的位置、速度、方向等车辆信息及道路实时状况来支持事故现场预警、拥挤路段提示、车道变更协助等安全应用，以提高车辆行驶的安全性和道路交通的有效性。同时，提供高质量的影音、在线网络游戏、网页浏览等非安全应用，提高乘客的旅行乐趣。

为支持车联网中车辆与道路信息的共享及突破车辆上有限的计算、存储与电源资源的限制，云计算因其强大的计算和存储能力被引入到车联网中来支持智能车辆服务，然而通过云中心上传或者下载实时道路信息，不仅十分昂贵，而且时间消耗很大，云计算的高时延、连通性差、灵活性不足等问题，给需要极低时延和高可靠的车辆智能应用带来了极大的安全隐患。

雾计算是思科于2012年提出的新型边缘计算模式，它将云计算拓展到了网络边缘，提供与云计算相类似的计算、存储和应用，它除了能联合布置在用户周围设备的计算能力组成分布式异构雾网络平台，而且由于接近终端用户，可以在网络边缘提供低时延、网络环境信息、位置感知等特殊的服务，极大地满足了未来VANET关键性的实时要求。

然而在管理方面，雾计算并不能起到很好的作用。VANET中有大量的汽车节点需要管理，雾计算层中的大量异构处理节点也需要进行编排，传统网络在面对大量的车辆连接与处理节点的资源编排时显得太过臃肿，无法很好地管理。

软件定义网络(Software Defined Network，SDN)的出现有望取代传统的网络结构，通过解耦数据平面和控制平面，使基于Openflow的交换机、路由器等网络设备仅根据本设备中的策略简单地转发数据包，而转发策略由上层进行创建和修改，同时加入了基于Openflow的SDN控制器来管理整个网络的行为，SDN使网络更具有集中性、系统性及可编程性，可以极大地简化VANET中处理节点数量急剧增加而造成的极其复杂的网络管理。

近年来，一些车辆自组织网络(Vehicular ad-hoc network，VANET)应用，例如路径规划等，已经部署到了实际的道路交通系统中，但是目前的网络架构在实现更多的VANET应用服务时还存在着许多的挑战，例如大规模终端设备的管理、移动性支持的不足、不平衡的流传输和QoS等。

为了解决这些问题，软件定义网络(Software Defined Network，SDN)和雾计算技术被引进到了VANET中，旨在利用SDN的集中控制、灵活性、可编程和雾计算的极低时延、位置感知等特性来增强VANET应用。