[發(fā)明專(zhuān)利]一種車(chē)輛自組織網(wǎng)絡(luò)路由方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710464501.9
• 申請(qǐng)日: 2017-06-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107277885A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃德玲;蘇暢;鮮領(lǐng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 重慶郵電大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H04W40/02
• 分類(lèi)號(hào): H04W40/02;H04W84/18;H04L29/08
• 代理公司: 重慶樂(lè)泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)50221
• 代理人: 劉佳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及車(chē)輛自組織網(wǎng)絡(luò)VANET(Vehicle Ad Hoc Network)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種車(chē)輛自組織網(wǎng)絡(luò)路由方法。

背景技術(shù)

VANET是一種由具有無(wú)線通信能力的可移動(dòng)節(jié)點(diǎn)組成、不需要基礎(chǔ)設(shè)施支持的無(wú)線通信系統(tǒng)。在VANET中，所有車(chē)輛節(jié)點(diǎn)地位平等，車(chē)輛自身充當(dāng)路由器并轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，通過(guò)協(xié)作實(shí)現(xiàn)與其它節(jié)點(diǎn)的相互通信；同時(shí)，由于車(chē)輛節(jié)點(diǎn)可移動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渚哂袆?dòng)態(tài)變化的特點(diǎn)。由于VANET具有節(jié)點(diǎn)移動(dòng)、拓?fù)渥兓?、自組織等特點(diǎn)，使得VNAET網(wǎng)絡(luò)中的分布式應(yīng)用有別于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的信息分發(fā)方式，并且需要更先進(jìn)的通信技術(shù)。

基于地理位置的路由協(xié)議及其方法具有高效、可靠和健壯性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此是一種適合VNAET中分布式應(yīng)用的通信技術(shù)，近年來(lái)受到人們的持續(xù)關(guān)注。

M Jerbi等人于2006年在文獻(xiàn)improved greedy traffic aware routing protocol for vehicular ad hoc networks in city environments，International Workshop on Vehicular Ad Hoc Networks，2006:88-89提出了一種路由轉(zhuǎn)發(fā)算法GyTAR，每個(gè)車(chē)輛節(jié)點(diǎn)預(yù)先裝載能提供街道級(jí)圖的電子地圖，通過(guò)電子地圖車(chē)輛節(jié)點(diǎn)能夠獲取到自己所在路段、自己的位置、本路段與其他路段相交的路口位置。該算法假設(shè)所有參與算法的車(chē)輛節(jié)點(diǎn)均可以感知到交通密度(兩個(gè)相鄰路口之間的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)，例如圖1中J_c與J₁之間的車(chē)輛節(jié)點(diǎn)數(shù)量)。這個(gè)交通密度可以很容易地從路口附近布設(shè)的交通傳感器節(jié)點(diǎn)中獲取到，也可以通過(guò)部署在所有節(jié)點(diǎn)中一個(gè)分布式計(jì)算機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)。

GyTAR分為兩個(gè)部分，第一部分確定數(shù)據(jù)包將經(jīng)過(guò)的下一個(gè)相鄰路口，此路口為數(shù)據(jù)包必須經(jīng)過(guò)才能達(dá)到目的地的相鄰路口，例如圖1所示，假設(shè)數(shù)據(jù)包要從路口J_c到達(dá)目的節(jié)點(diǎn)D，當(dāng)數(shù)據(jù)包到達(dá)J_c時(shí)，需要先確定下一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)路口，那么由于路口J₁和路口J₁都與路口J_c相鄰備選路口，都是備選路口，第二部分，改進(jìn)了經(jīng)典的貪婪轉(zhuǎn)發(fā)算法，將此改進(jìn)后的算法用于相鄰兩個(gè)路口之間的數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)，從備選路口中確定必經(jīng)路口。據(jù)此，數(shù)據(jù)包能在城市環(huán)境下找到一條足夠健壯的路由通往目的節(jié)點(diǎn)。該方案中，所有轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)依據(jù)交通密度狀況和與目標(biāo)節(jié)點(diǎn)之間的距離來(lái)動(dòng)態(tài)地計(jì)算，依次選擇數(shù)據(jù)包必經(jīng)的下一個(gè)個(gè)路口。

每個(gè)與當(dāng)前路口相鄰的路口均會(huì)依據(jù)下面公式被計(jì)分：

score(J)＝α×[1-Dp]+β×[min(N_avg/N_con,1)](1)

式中，Dp為候選路口與目的節(jié)點(diǎn)之間的距離與當(dāng)前路口與目的節(jié)點(diǎn)之間的距離的比值；α和β分別為距離權(quán)重因子和密度權(quán)重因子，兩者相加之和為1；N_avg是每個(gè)定義單元的平均車(chē)輛節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)；N_con表示在保持聯(lián)通度的前提下每個(gè)定義單元的理想車(chē)輛節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)。

通過(guò)上式計(jì)算與當(dāng)前路口相鄰的各個(gè)路口的得分，將得分最高的路口作為數(shù)據(jù)包的必經(jīng)路口來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。當(dāng)下一個(gè)路口確定之后，每個(gè)待轉(zhuǎn)發(fā)的數(shù)據(jù)包就被標(biāo)注上這個(gè)必經(jīng)路口的信息，同時(shí)通過(guò)鄰居節(jié)點(diǎn)信息表，每個(gè)參與轉(zhuǎn)發(fā)的節(jié)點(diǎn)都會(huì)保持有鄰居節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前位置、速度和方向信息，并且可以通過(guò)周期性交換的hello數(shù)據(jù)包進(jìn)行更新。因此，每個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)在收到數(shù)據(jù)包的時(shí)候，可以根據(jù)鄰居信息表中記錄的信息預(yù)測(cè)出所有鄰居的當(dāng)前位置，然后做出更合理的轉(zhuǎn)發(fā)選擇。

根據(jù)研究，上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足包括：在選擇下一個(gè)數(shù)據(jù)包必經(jīng)的路口的時(shí)候，沒(méi)有考慮車(chē)輛節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)方向。這就導(dǎo)致雖然可以確保選擇到交通密度較高的路口，但是形成高密度的節(jié)點(diǎn)包括了駛離目標(biāo)節(jié)點(diǎn)的車(chē)輛。因此這種情況下的丟包率得不到很好地控制，進(jìn)而數(shù)據(jù)包的成功投遞率較低，端到端的時(shí)延也隨之增加；在路口之間傳遞數(shù)據(jù)包時(shí)候，轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)也沒(méi)有考慮車(chē)輛的移動(dòng)方向問(wèn)題，導(dǎo)致數(shù)據(jù)包遭遇局部最優(yōu)的問(wèn)題更加突出，從而降低路由算法的性能。