Software Defined Vehicular Networks

VANET

車載自組網（VANET）是指在交通環境中車輛之間、車輛與固定接入點之間及車輛與行人之間相互通信組成的開放式移動Ad hoc網絡，其目標是為了在道路上構建一個自組織的、部署方便、費用低廉、結構開放的車輛間通信網絡。

但是VANET的實現也存在一些挑戰，如多路徑拓撲中的不平衡業務流量和低效的網絡利用率。SDN的顯着特點，如靈活性和可編程性，可以幫助滿足VANET的性能和管理要求。作者設想將SDN的可拓展性引入到VANET中來提高網絡效率，設備和無線電設備也可在SDN中簡單地重新配置，通過外部應用為車輛網絡添加網絡可編程性功能。

• SDN RSU是基於SDN的車載網絡中的固定結構。RSU由SDN控制器控制並在路邊部署。
• SDN RSU控制器控制通過寬帶鏈路連接的一組RSU。該控制器是基於OpenFlow的基礎設施，負責轉發數據，執行緊急服務以及存儲本地信息。

SDVN的要求

靈活性

SDN部署需要VANET後端的靈活性。 一旦SDN部署在VANET中，就可以系統地管理和配置車載網絡。SDN虛擬化了網絡，提供了車輛網絡中設備和節點配置的抽象。

資源管理

SDVN中必須在適當的時機分配適當的資源，並保證資源的高效利用。儘管SDN的可編程性在車輛之間智能地分配資源，但是應該將環境感知納入資源分配的依據，以確保道路交通的安全和車輛網絡的成功管理。

連接性

VANET中的連接有兩個特點：短暫性和移動性。網絡中所有節點的連接都不會持續很久，並且大部分時間中節點是在高速移動中的。基於SDN的移動性管理能一定程度上解決這個問題。

網絡管理

在SDN中，控制器能提供網絡管理功能。但在目前的SDVN中受到連接性和動態拓撲的限制，控制器並不能有效的管理網絡。

互通性

SDN應提供統一接口來連接不同廠商的設備，以保證整個網絡的互通。利用抽象和虛擬化有助於隱藏不同產品的差異細節。

安全性

與SDN相同的是，控制器的安全決定整個網絡的可靠性；不同的是，SDVN中節點接入RSU可能也需要認證。這步認證有助於確保RSU能正確執行控制器的操作。

SDVN的挑戰

作者總結以上對SDVN的要求提出幾個尚未解決的問題。

移動性管理

車輛的高流動性導致SDVN拓撲結構的變化以及無線信道的不穩定性，也阻礙了控制器對網絡信息的實時收集和處理。在VANET中使用傳統的傳輸層協議和路由協議,數據包的成功傳輸率不會超過50%,延遲大且延遲抖動劇烈。雖然已經有了一些解決方案（比如IEEE 802.11p），但仍然不成熟。

異構網絡的互聯

目前SDVN中缺少標準的東南向和北向API來達到異構網絡的互連。目前已提出的解決方案是將網絡功能虛擬化引入到抽象基礎設施層來克服這個挑戰。

VANET被SDN的程度

若只改變有線部分，並沒有意義，不會有很明顯的效果。但作者認為將整個VANET轉換為基於SDN的網絡並不是一個高效的方案。因此，需要一個評估手段和確認如何解耦SDVN中的數據平面和控制平面，從而最大化SDN化的好處。

安全性

VANET的高移動性要求安全機制可以執行實時快速身份驗證;否則，延遲會導致交通堵塞，阻礙SDVN的實現。這個實時因素增加了加強安全的難度。