[發明專利]一種基于博弈論的車輛自組織網絡路由選擇方法

有效

• 申請號: 201410181327.3
• 申請日: 2014-04-30
• 公開（公告）號: CN103987103B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 柴蓉;呂園;楊賓;陳前斌
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W40/12
• 分類號: H04W40/12
• 代理公司: 重慶市恒信知識產權代理有限公司50102
• 代理人: 劉小紅

技術領域

本發明涉及無線通信領域，特別是車輛自組織網絡(VANET)的路由選擇技術。

背景技術

隨著移動通信及網絡技術的快速發展，車輛自組織網絡(Vehicular Ad-hoc NETwork，VANET)作為智能交通系統(Intelligent Transportation System，ITS)的重要組成部分近年來受到廣泛關注。VANET是一種自組織、結構開放的車輛間通信網絡，能夠提供車輛之間以及車輛與路邊基礎設施之間的通信。VANET結合全球定位系統(GPS)及無線通信技術，如無線局域網(WLAN)、蜂窩網絡等，為處于高速移動狀態的車輛提供高速率的數據接入服務，并支持車輛之間的信息交互，已成為保障車輛行駛安全、提供車輛高速數據通信，實現智能交通系統的有效技術。

VANET中，若源車輛(SV)的通信目的車輛(DV)位于SV的一跳覆蓋范圍以外，可基于特定路由選擇算法，選擇一個或多個中繼車輛(RV)為SV轉發數據包至DV。然而，VANET中車輛的移動性導致網絡拓撲結構的快速變化，無線信道衰落以及多用戶競爭信道導致信號傳輸性能受限，以及各候選RV的性能差異等特性均給VANET中的路由選擇技術提出了新的困難及挑戰。在存在多個候選RV的情況下，如何綜合考慮物理信道特性、鏈路消息碰撞，RV的移動性及傳輸特性等多種因素，選擇最佳路由以保障用戶通信需求，并實現系統性能優化，已成為VANET的重要研究課題，具有重要的科研及工程應用意義。

文獻[陳晨，焦曉輝，杜曉博，裴慶祺，金亞男，VANET中基于多路徑連通時間和信任度的即時路由選擇，公開號CN102916889A，公開日期2013年2月6日]提出一種VANET中基于多路徑連通時間和信任度的即時路由選擇方法，用于城市車輛網絡通信。該方法選擇路徑連通時間在閥值之內的多條路徑作為備選路徑，繼而從中選擇信任度最高的路徑進行數據傳輸。文獻[余榮，謝勝利，范迪，夏文龍，一種面向車聯網的協作信息傳遞方法，公開號CN103167024A，公開日期2013年6月19日]提出一種面向車聯網的協作信息傳遞方法，源節點查詢路側單元(RSU)獲取目的節點鄰居車載單元(OBU)的信息，繼而根據選擇滿足特定距離要求的多個目的節點鄰居OBU作為協作中繼，以實現可靠信息傳輸。

文獻[Mahmoud Hashem Eiza,Qiang Ni,An Evolving Graph-Based Reliable Routing Scheme for VANETs，IEEE Transactions on Vehicular Technology,Vol.62,No.4,MAY2013，pp.1493-1504]提出了一個基于演化圖模型的路由機制，通過采用演化圖獲取VANET網絡的拓撲結構演化特性，從而能夠預先確定可靠路由。文獻[Junichiro Fukuyama,Sunnyvale,C A,Probabilistic Routing for Vehicular Ad Hoc Network,Patent No.US7885285B2,Issued Date:Feb.8,2011]提出一種基于概率的VANET路由選擇算法，選擇通信概率最高的路徑作為目標路徑。

現有針對VANET路由選擇算法的研究主要考慮基于節點通信距離、鏈路持續時間及鏈路通信概率等因素進行路由選擇，考慮因素較為單一，未能綜合物理信道特性、鏈路消息碰撞，RV的移動性及傳輸特性等多因素，另外，在優化選擇協作中繼時，通常僅考慮SV的性能優化，未能夠全面考慮RV的傳輸需求，穩態傳輸特性以及提供中繼轉發業務的收益等因素，可能導致RV通信性能無法保證及網絡整體性能嚴重受限。

發明內容

為解決現有技術中存在的上述問題，本發明提出一種基于博弈論的VANET路由選擇方法，在存在多個源車輛(SV)的場景下，通過在SV和中繼車輛(RV)間建立博弈模型，綜合考慮SV及RV的收益，實現優化路由選擇。所述方法包括以下步驟：

源車輛SV檢查通信目的節點DV是否為其一跳鄰居節點，若是，則發送數據包至DV；否則，發送路由請求消息至路由管理中心RMC，RMC確定SV的候選中繼車輛RV，并基于博弈論的路由選擇方法確定各SV的最優RV，并發送路由確認消息RACK，向各SV及RV通知路由選擇結果；SV收到RACK后，與相應RV進行通信。