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指導老師：郭文興 老師 學生：楊舒智

Data Pouring and Buffering on the Road: A New Data Dissemination Paradigm for Vehicular Ad Hoc Networks. Jing Zhao; Yang Zhang; Guohong Cao; Vehicular Technology, IEEE Transactions on Nov. 2007 Digital Object Identifier. 指導老師：郭文興 老師 學生：楊舒智. Abstract.

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  1. Data Pouring and Buffering on the Road: A New Data Dissemination Paradigm for Vehicular Ad HocNetworks Jing Zhao; Yang Zhang; Guohong Cao;Vehicular Technology, IEEE Transactions on Nov. 2007 Digital Object Identifier 指導老師：郭文興 老師 學生：楊舒智

  2. Abstract • 本篇提出一個資料注入(DP)和資料緩衝的範例來解決VANET在資料傳播上的問題。資料注入的時候，資料週期性的廣播給道路上的車輛。 • 另一種延伸的方法為十字路口帶有緩衝的DP(DP-IB)，資料從source注入，並且經過緩衝之後在十字路口進行重播。 • 我們提供一些解析的模型來探討這個方案的傳播能力dissemination capacity (DC)。

  3. 目錄 • INTRODUCTION • DP AND BUFFERING ON THE ROAD • A. System Model • B. DP • C. DP-IB • ANALYZING AND DETERMINING THE BROADCAST CYCLE TIME • A. Modeling the Intersection Delay • B. Determining the Broadcast Cycle Time • C. Relations Between Delivery Ratio, Broadcast Cycle Time, and DC

  4. 目錄 • PERFORMANCE EVALUATIONS • A. Simulation Model • B. Simulation Results • CONCLUSION AND FUTURE WORK

  5. INTRODUCTION • 常規的廣播機制常常會因為網路節點的密度過大，導致broadcast storm的情形發生[9]。 • [11]提出一個投機傳播Opportunistic dissemination (OD)機制，資料中心週期性的廣播一些資料，這些資料將會被經過的車輛接收並且儲存。每當有兩台車進入彼此的傳輸範圍裏面時，他們就會做資料交換的動作。這個方法適用在移動性高的網路中。但OD機制在車輛密度較高的區域中會因為碰撞導致效能較差。

  6. INTRODUCTION • 為了緩和過度的傳輸和碰撞的情形，[16]提出了一個鏈結層link-layer廣播協定，這個通訊協定依賴鏈結層ack的機制來增進多點群播的可靠性。只有一台車幫忙轉發源節點管播出來的資料，可以降低broadcast storm的問題。 • 本篇我們提出了一個資料傳播範例，它可以確實的利用有限的頻寬，有效率的傳播資料。

  7. DP AND BUFFERING ON THE ROAD-A. System Model • 一個VANET的資料中心會擁有要傳送的資料項目的列表，這個列表稱為dissemination data set (D-Set)。資料中心周期性的廣播D-Set，讓每筆資料在每個週期内都能被廣播一次。然後經由來往的車輛幫忙轉發，最後進入想要進入的區域。 • 資料項目具有兩個屬性：散播區域dissemination zone (D-Zone)和終結時間expiration time，在D-Zone以外的車輛不會幫忙傳輸，收到封包之後直接丟掉，而終結時間是代表這個封包有效的時間。

  8. DP AND BUFFERING ON THE ROAD-B. DP • 基礎概念： DP機制是利用受限於道路規劃的車輛行為而來的，與一般的機制不同的地方在於它廣播的對象是一條路或多條路，這些路被稱為axis roads (A-Roads)。DP機制也允許A-Roads裡面的資料在遇到十字路口時傳遞給與A-Roads交錯的另一條路，因為這條路與A-Roads交錯的過程中會有一小段與A-Roads重疊，這條路稱為crossing roads (C-Roads)。

  9. DP AND BUFFERING ON THE ROAD-B. DP • Reliable DP (R-DP): 資料有可能因為干擾和碰撞等等問題導致遺失，為了確保資料能夠正確的轉傳，在資料廣播出去給接收端的時候，發送端會先保留資料一小段時間，而接收端成功收到資料的話，會回一個ack給發送端，如果發送端沒有收到ack的話，就會把剛剛保留的資料重發給另一個適合的節點。 當發送端在等待接收端回覆ack的期間，有可能會收到更前面的節點傳送過來要往相同目的地的資料，這時發送端要做一個緩衝和暫存的動作，一直到原先的傳輸動作全部都告一段落之後，才又進行下一次的廣播。 因此它需要用一些control message和backoff來減少廣播的數量。

  10. DP AND BUFFERING ON THE ROAD-B. DP • DC： 當封包的傳送成功率不錯的時候，如何將傳輸能力達到極限就是另一個目標了。 資料傳輸受到兩個約束：資料廣播週期(也就是廣播的時間間隔)和頻寬限制。以圖一的狀況來說，d車和h車不屬於A-Road，所以它們擁有資料的時間很短暫，這一小段的時間稱為 ，它經由傳輸範圍和車輛的移動速度而定，如果資料廣播週期大於 ，就很有可能造成資料的遺失。 我們將D-Zone裡面一次廣播週期能夠達到的最大傳輸能力設為

  11. DP AND BUFFERING ON THE ROAD-C. DP-IB • DP-IB的機制大致上和DP一樣，但是DP-IB依賴一個relay and broadcast station (IBer)來讓DC增加。IBer通常是十字路口路旁擁有記憶能力和無線網路能力的一個裝置，功用是緩衝資料並且週期性的重播。

  12. DP AND BUFFERING ON THE ROAD-C. DP-IB 十字路口的資料緩衝和轉播： • 資料中心先用R-DP的機制將資料傳到十字路口，當十字路口的IBer接到資料的時候，它也將收到的資料更新進去它的緩衝器，並且在下一個廣播週期廣播，IBer使用的是單跳傳輸，並且傳輸量很大。 • IBer的廣播週期分為兩個階段：忙碌階段和閒置階段。忙碌階段的時候，IBer廣播它緩衝的資料，而負責轉發的節點短暫的保存這些資料；閒置階段的時候，IBer停止廣播，只聽資料封包通過通道的狀況。 • 每個車輛分成兩種模式：轉發模式和非轉發模式。大部分的時候它們都處在轉發模式，並且使用前面的R-DP機制來轉發封包；而當它們進入IBer的傳輸範圍内，並且IBer剛好是在忙碌階段的時候，在接收到IBer廣播出來的資料之後，它們就會切換到非轉發模式。IBer在結束忙碌階段的同時會廣播一個IBer_Idle的訊息，車輛在接收到這個訊息之後切換回轉發模式，開始繼續轉發資料。但是車輛也有可能在接收IBer_Idle訊息的時候，因為訊息遺失或是跑出IBer的傳輸範圍而導致失敗，所以他這邊的設定比較寬鬆，如果車輛在轉為非轉發模式之後的一定時間内，沒有收到IBer的IBer_Idle訊息，它就會自己轉換回轉發模式。

  13. DP AND BUFFERING ON THE ROAD-C. DP-IB 決定忙碌和閒置階段的長度： • 一般來說，如果IBer沒有緩衝太多的資料，它可以在廣播完它所有的緩衝資料之後直接繼續送出IBer_Idle的訊息；但如果IBer緩衝了太多的資料，則IBer必須在一次週期結束的時候停止廣播並且強制進入閒置階段一段時間，第2式就是用來計算忙碌階段的長度 其中n是緩衝的資料項目數量，Davg是平均資料大小，m是有儲存資料在IBer的資料中心數量，而IBer每隔Ii 的時間就會從第i個資料中心接收到封包。 和 代表兩種機制下的廣播流量，T是IBer實際的廣播週期。 即為緩衝資料結束廣播的時間和聽到所有新的資料產生所花的時間之和。

  14. DP AND BUFFERING ON THE ROAD-C. DP-IB 資料更新和無效： • 當資料中心有新的資料加入或是舊的資料已經更新，資料中心就會使用R-DP機制沿著A-Road廣播出新的資料或是無效訊息，由於訊息在經過十字路口的時候會進入IBer的處理階段，因此只會沿著A-Road廣播的無效訊息有可能會追上先前的訊息，讓節點們了解之前的訊息已經無效了。 性能比較： • DP-IB裡面使用的control message比DP明顯的減少很多，傳輸的效率較高，並且因為加入閒置階段，讓頻寬能夠有適當的喘息空間，因此DP-IB的傳輸量和DC都會比DP的時候來的高。

  15. ANALYZING AND DETERMINING THE BROADCAST CYCLE TIME-A. Modeling the Intersection Delay 同時也是 的最小值 如圖2，若 和 代表紅燈持續的時間和綠燈持續的時間， 為移動中車輛在看到紅燈之後開始減慢速度的比例，而 為停止中車輛在看到綠燈之後開始加速的比例，t 為車輛到達十字路口的時候所記錄的時間，則

  16. ANALYZING AND DETERMINING THE BROADCAST CYCLE TIME-A. Modeling the Intersection Delay • 的機率分布函數 綜合(3)(4)(6)，可以得出的機率分布函數為

  17. ANALYZING AND DETERMINING THE BROADCAST CYCLE TIME-B. Determining the Broadcast Cycle Time

  18. ANALYZING AND DETERMINING THE BROADCAST CYCLE TIME-B. Determining the Broadcast Cycle Time • 再結合(6)(7)(10)可以得到DR和的關係為

  19. PERFORMANCE EVALUATIONS-A. Simulation Model • 模擬是在ns-2上面進行的，圖5是模擬過程拍下來的照片。 • 表一則是模擬中使用到的一些參數的設定。 • 其中 設定為10s。

  20. PERFORMANCE EVALUATIONS-B. Simulation Results

  21. PERFORMANCE EVALUATIONS-B. Simulation Results

  22. PERFORMANCE EVALUATIONS-B. Simulation Results

  23. PERFORMANCE EVALUATIONS-B. Simulation Results

  24. PERFORMANCE EVALUATIONS-B. Simulation Results

  25. PERFORMANCE EVALUATIONS-B. Simulation Results

  26. PERFORMANCE EVALUATIONS-B. Simulation Results

  27. CONCLUSION • 本文提出一個DP和衍生的DP-IB機制來解決一般機制下broadcast storm和碰撞、擁塞等等的問題。 • 模擬的結果顯示，DP-IB綜合了greedy、ack、重傳、IBer…等機制，也結合了各種機制的優點，達到傳輸成功率高、overhead小、且受到bit error的影響也小，是個很有效率的傳輸機制。

  28. REFERENCES

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