[發(fā)明專利]車載自組織網(wǎng)絡(luò)中基于決策樹機(jī)制的多副本路由方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510551344.6
• 申請日: 2015-09-01
• 公開（公告）號: CN105228215B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳前斌;董春陽;肖晶;黃瓊;唐倫
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類號: H04W40/24
• 分類號: H04W40/24;H04W40/02;H04W84/18
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

本發(fā)明涉及一種車載自組織網(wǎng)絡(luò)中基于決策樹機(jī)制的多副本路由方法，屬于車載自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域。在該方法中，采用一種機(jī)器學(xué)習(xí)內(nèi)容里的決策樹C4.5學(xué)習(xí)方法，車輛首先根據(jù)對歷史數(shù)據(jù)的采集，然后對采集的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行整合處理，并使用決策樹學(xué)習(xí)方法對所選取的相應(yīng)屬性進(jìn)行分類和評級，生成決策規(guī)則樹，之后在初始消息和消息副本的傳遞中利用構(gòu)建的決策規(guī)則樹使得消息的傳輸更加具有方向性和目的性。本方法解決了在多副本路由中消息副本數(shù)盲目洪泛轉(zhuǎn)發(fā)帶來的網(wǎng)絡(luò)開銷過大的問題，同時也解決了由于被動地采用直接傳輸使得投遞率不高以及時延較大的問題，該方法相比于傳統(tǒng)方法及時性、可靠性等性能更強(qiáng)，更適合高動態(tài)拓?fù)淝揖W(wǎng)絡(luò)密度較大的車載自組織網(wǎng)絡(luò)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于車載自組織網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種車載自組織網(wǎng)絡(luò)中基于決策樹機(jī)制的多副本路由方法。

背景技術(shù)

車載自組網(wǎng)絡(luò)(Vehicular Ad hoc Networks,VANET)是專門為了車輛通信而設(shè)計的自組織網(wǎng)絡(luò)。由于車輛不斷的高速運(yùn)動所以其網(wǎng)絡(luò)傳輸環(huán)境一般比較惡劣。VANET近幾年備受關(guān)注，在VANTE中，點(diǎn)對點(diǎn)通信對于許多應(yīng)用非常需要，包括駕駛輔助系統(tǒng)，互聯(lián)網(wǎng)接入，和道路交通信息的收集。由于車輛的移動性，無線資源的有限性和無線信道的損耗性，通過一系列中間節(jié)點(diǎn)尋找一條從源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)的有效的路徑是非常大的挑戰(zhàn)。路由的效率依賴于所有節(jié)點(diǎn)參與數(shù)據(jù)傳輸，這一系列情況使得路由選擇問題比較困難。

多副本路由策略被認(rèn)為是最合適消息傳遞的方法，所以傳染路由方式被提出。傳染路由協(xié)議是一種基于存儲攜帶轉(zhuǎn)發(fā)方式的洪泛路由協(xié)議，它有著很高的投遞率和較低的復(fù)雜性，但是同時也有很高的開銷和時延，傳統(tǒng)的路由算法為追求高的傳輸成功率、低的傳輸延遲，通常會進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，大量的無效數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)成為節(jié)點(diǎn)資源消耗的一個突出問題。因此，為了最大化傳輸率、最小化端到端時延和總體資源消耗，需要對傳染路由協(xié)議進(jìn)行消息副本數(shù)量的控制，在傳染路由的基礎(chǔ)上提出了洪泛控制算法Spray andWait，以及近期熱門研究的基于社會屬性的Bubble Rap路由協(xié)議來控制洪泛的程度和消息傳遞的有向性。

Spray and Wait路由包含兩個階段：噴發(fā)階段和等待階段。在噴射階段，類似于傳染路由的噴發(fā)方式，源節(jié)點(diǎn)消息生成L個消息副本，擁有此消息副本的節(jié)點(diǎn)將其轉(zhuǎn)發(fā)給L個不同的能接收消息副本的節(jié)點(diǎn)，然后進(jìn)入等待階段。等待階段，即如果目的節(jié)點(diǎn)在噴射階段沒有被發(fā)現(xiàn)，L個攜帶消息副本的節(jié)點(diǎn)一直等到遇見目的節(jié)點(diǎn)并把消息投遞給它，或者到達(dá)消息的生存時間丟棄消息。

Bubble Rap轉(zhuǎn)發(fā)策略依賴于兩個社會特征(社區(qū)和中心度)。消息轉(zhuǎn)發(fā)的第一個階段是基于網(wǎng)絡(luò)中心性的全局轉(zhuǎn)發(fā)階段，第二個階段是基于局部中心性的局部轉(zhuǎn)發(fā)階段。在每個階段，消息都將向中心性高的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。

雖然以上兩種協(xié)議性能較好，但是它自身也存在一些缺陷，比如，S&W協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)固定數(shù)量的副本，對于應(yīng)用在不同的網(wǎng)絡(luò)中，沒有很好的靈活性；在車載自組織網(wǎng)絡(luò)中，由于它自身的一些特點(diǎn)，它可以獲得關(guān)于周圍環(huán)境的各種信息，所以可以對基礎(chǔ)的協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)，使得更適合在車載自組織網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用。并且，在第二階段，它一直被動的等待采用直接傳輸或者等到消息到達(dá)生存時間，非常不利于消息迅速而有效地投遞到目的地。而對于Bubble Rap協(xié)議，如果目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的所有鄰居的網(wǎng)絡(luò)中心性都較低，消息傳遞將會失敗。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種車載自組織網(wǎng)絡(luò)中基于決策樹機(jī)制的多副本路由方法，該方法根據(jù)采集的網(wǎng)絡(luò)歷史數(shù)據(jù)，對歷史數(shù)據(jù)采用機(jī)器學(xué)習(xí)中的C4.5算法，將數(shù)據(jù)按照一定的屬性進(jìn)行分類、評級，并建立規(guī)則樹；之后消息的轉(zhuǎn)發(fā)根據(jù)當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和規(guī)則樹對消息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)和攜帶；該方法用于在車間通信中提高消息的投遞率，降低時延并且減少資源的消耗和開銷。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種車載自組織網(wǎng)絡(luò)中基于決策樹機(jī)制的多副本路由方法，其特征在于：包括以下步驟：