[發(fā)明專利]一種車載網(wǎng)絡(luò)路由方法與裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410225245.4
• 申請日: 2014-05-26
• 公開（公告）號: CN103974373B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭世慧;谷利澤;楊榆;孫斌;肖達(dá);張好
• 申請（專利權(quán)）人: 北京郵電大學(xué)
• 主分類號: H04W40/20
• 分類號: H04W40/20;H04W40/02;H04W84/18
• 代理公司: 北京永創(chuàng)新實(shí)專利事務(wù)所11121
• 代理人: 祗志潔

所屬技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種無線網(wǎng)絡(luò)路由協(xié)議，尤其涉及一種在車載自組網(wǎng)(Vehicular Ad Hoc Network，以下簡稱VANET)環(huán)境下，為車輛節(jié)點(diǎn)提供安全可靠通信的路由選擇方法和裝置。

背景技術(shù)：

目前，在自組織網(wǎng)絡(luò)中，較為經(jīng)典的路由協(xié)議是GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing)路由協(xié)議。GPSR路由協(xié)議是一種地理位置輔助路由協(xié)議。它需要網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)定期通報(bào)自己的位置信息，每個節(jié)點(diǎn)將鄰居節(jié)點(diǎn)的位置信息保存在鄰居節(jié)點(diǎn)列表之中。節(jié)點(diǎn)在發(fā)送數(shù)據(jù)前不尋找路由，不保存路由表，移動節(jié)點(diǎn)直接根據(jù)包括自己、鄰節(jié)點(diǎn)以及目的節(jié)點(diǎn)的位置信息制定數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)決策，其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式有貪婪模式和周邊模式兩種。當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)分組時，它首先采用的是貪婪模式轉(zhuǎn)發(fā)，如果貪婪模式失敗則轉(zhuǎn)為周邊模式轉(zhuǎn)發(fā)。

貪婪轉(zhuǎn)發(fā)模式是指，節(jié)點(diǎn)在尋找路由節(jié)點(diǎn)時，首先查找鄰居節(jié)點(diǎn)表中鄰居節(jié)點(diǎn)的距離，在比自身更接近目的節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)中選擇距自身最遠(yuǎn)即最接近目的節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)作為下一跳路由節(jié)點(diǎn)。

周邊轉(zhuǎn)發(fā)模式是指出現(xiàn)這樣的一種情況，當(dāng)節(jié)點(diǎn)查找鄰居節(jié)點(diǎn)表發(fā)現(xiàn)沒有比自身更接近目的節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)時，就按照右手規(guī)則來轉(zhuǎn)發(fā)分組。右手規(guī)則是指數(shù)據(jù)分組沿著路徑轉(zhuǎn)發(fā)，目的節(jié)點(diǎn)始終在轉(zhuǎn)發(fā)路徑的右側(cè)。

但在VANET環(huán)境中，GPSR協(xié)議存在著適用性不強(qiáng)，連通率不高等缺點(diǎn)。VANET是一種特殊的無線自組網(wǎng)。它的基本思想是在一定通信范圍內(nèi)的車輛自動的相互連接建立起一個移動的網(wǎng)絡(luò)，用于交換各自信息(如車速、位置等)和車載傳感器感知的數(shù)據(jù)。VANET在事故預(yù)警、保障交通安全、智能駕駛、收費(fèi)站繳費(fèi)、乘客辦公與娛樂化及電子商務(wù)等很多方面有著良好的應(yīng)用前景。GPSR協(xié)議在VANET環(huán)境下的不足具體體現(xiàn)如下：

1.GPSR協(xié)議將地圖信息簡單的當(dāng)做一個二維圖進(jìn)行處理。這種處理方法的缺點(diǎn)在于忽視了三維空間中的道路間障礙物對數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖璧K。尤其在路口附近，單純依靠位置信息選擇的下一跳路由節(jié)點(diǎn)可能位于另一條道路上，而位于路口附近的障礙物將會

2.GPSR協(xié)議根據(jù)存儲在節(jié)點(diǎn)本地的鄰居節(jié)點(diǎn)位置信息表選擇一跳范圍內(nèi)的最優(yōu)節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)傳輸?shù)南乱惶?jié)點(diǎn)。這種方式的缺點(diǎn)在于，每一個節(jié)點(diǎn)只能根據(jù)每隔T時間接收到的廣播信息來記錄一跳范圍內(nèi)其他位置節(jié)點(diǎn)的信息，如果在NT+t(0<t<T)時刻S節(jié)點(diǎn)收到數(shù)據(jù)包，它只能根據(jù)NT時刻記錄的位置信息選取一跳范圍內(nèi)的最優(yōu)節(jié)點(diǎn)R，但是，如果R處于高速移動狀態(tài)，那么NT+t時刻，最優(yōu)節(jié)點(diǎn)R很有可能已經(jīng)移出S節(jié)點(diǎn)的通信范圍。

3.在原始的GPSR協(xié)議中，沒有對傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存。這種策略的缺點(diǎn)在于，一旦節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)周圍一跳范圍內(nèi)沒有合適的的節(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)的下一跳，那么節(jié)點(diǎn)將會直接丟棄數(shù)據(jù)，從而導(dǎo)致數(shù)據(jù)的傳輸失敗。考慮到VANET中車輛節(jié)點(diǎn)的高速移動性，假設(shè)在時刻t，車輛節(jié)點(diǎn)A周圍一跳范圍內(nèi)不存在任何車輛節(jié)點(diǎn)，但是在T時刻后，也即t+T時刻時，很有可能有車輛節(jié)點(diǎn)進(jìn)入A的通信范圍。這種情況在車流密度比較大的城市道路環(huán)境下出現(xiàn)的概率比較小，但是在車流密度比較小的鄉(xiāng)村高速公路上，這種情況出現(xiàn)的概率很大，一旦節(jié)點(diǎn)因?yàn)橹車鷽]有任何可以轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)存在而丟棄數(shù)據(jù)包，那么就會導(dǎo)致本次數(shù)據(jù)傳輸?shù)氖。M(jìn)而連通率的下降。

發(fā)明內(nèi)容：

為了解決上述路由選擇方法的不足，本發(fā)明的實(shí)施例提供一種VANET路由選擇的方法和裝置，可以適應(yīng)VANET中車輛節(jié)點(diǎn)的高移動特性，并且在路間障礙物和不同道路車流密度條件下都保持較高的連通率。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案：

第一方面，提供了一種VANET路由選擇方法，包括：

在尋找路由節(jié)點(diǎn)之前，對一跳范圍內(nèi)鄰居節(jié)點(diǎn)進(jìn)行位置預(yù)測；

數(shù)據(jù)包的傳輸分為車輛節(jié)點(diǎn)模式和路口節(jié)點(diǎn)模式，在同一條道路上，按車輛節(jié)點(diǎn)模式傳輸；在換路時，按路口節(jié)點(diǎn)模式傳輸；

如一跳范圍內(nèi)沒有可轉(zhuǎn)發(fā)的鄰居節(jié)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)存入緩存，等待下次發(fā)送。

在第一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，結(jié)合第一方面，所述在尋找路由節(jié)點(diǎn)之前，對一跳范圍內(nèi)鄰居節(jié)點(diǎn)進(jìn)行位置預(yù)測包括：

每個節(jié)點(diǎn)定期向周圍一跳范圍廣播自己的位置信息，每個節(jié)點(diǎn)都將接收到鄰居節(jié)點(diǎn)的位置信息存入鄰居節(jié)點(diǎn)位置信息表，所述鄰居節(jié)點(diǎn)是指位于節(jié)點(diǎn)一跳范圍內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)；

在節(jié)點(diǎn)需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，將對所有鄰居節(jié)點(diǎn)進(jìn)行位置預(yù)測，節(jié)點(diǎn)依據(jù)最近兩個時刻接收到該鄰居節(jié)點(diǎn)的位置信息，測算該鄰居節(jié)點(diǎn)現(xiàn)在所處的位置；