[發(fā)明專利]一種三維場景中車載自組織網(wǎng)絡路由選擇方法

有效

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• 申請日: 2020-03-03
• 公開（公告）號: CN111356199B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 徐川;熊鄭英;韓珍珍;趙國鋒;刑媛
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04W40/12
• 分類號: H04W40/12;H04W40/16;H04W40/22;H04W4/48;H04W84/18
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

本發(fā)明屬于通信技術領域，涉及一種三維場景中車載自組織網(wǎng)絡路由選擇方法，包括利用卡爾曼濾波算法對車輛的GPS設備獲取的位置信息進行修正，以獲取準確的位置信息；基于修正后的GPS數(shù)據(jù)，分別建立信干燥比SINR、鏈路可用性和緩沖隊列的評估屬性模型；采用自適應最大化離差算法分別計算每條鏈路的三個評估屬性的權(quán)重；根據(jù)評估屬性模型以及其對應法人權(quán)重建立基于多屬性決策的鏈路可靠性模型，并通過該模型確定三維VANET場景的無線鏈路可靠性值；當前車輛根據(jù)無線鏈路可靠性值選擇最優(yōu)路由路徑；本發(fā)明路由方法可以動態(tài)地調(diào)整路由決策以及自適應網(wǎng)絡的拓撲變化，最終改進網(wǎng)絡性能，降低端到端時延和提高分組傳送率。

技術領域

本發(fā)明屬于通信技術領域，涉及一種三維場景中車載自組織網(wǎng)絡路由選擇方法。

背景技術

車載自組織網(wǎng)絡(VANET)是一種由車輛通信單元構(gòu)成的龐大自組織通信網(wǎng)絡，其旨在車輛間建立適當?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡以提高交通安全性和出行的便利性。為了實現(xiàn)車輛間高效和可靠的通信，如何設計高效的路由方法將數(shù)據(jù)成功快速可靠地傳輸至目的車輛節(jié)點是VANET研究領域中的一個重要問題。

近年來，由于各種高架橋、隧道和立交橋等結(jié)構(gòu)的實施，許多現(xiàn)實中的VANET出現(xiàn)了三維特性。越來越多的工作也開始致力于研究三維VANET場景帶來的挑戰(zhàn)，但是針對三維VANET場景的路由方法研究仍然較少。在三維場景中，高動態(tài)的車輛、復雜的節(jié)點分布和嚴重的陰影衰落造成高度脆弱的無線鏈路和極其復雜的網(wǎng)絡環(huán)境，這使得三維VANET中路由方法的設計比一般VANET場景更具挑戰(zhàn)性。并且，最近的研究表明三維場景中跨層通信的車輛通信范圍比同層通信的車輛通信范圍小，一般VANET中的路由方法不能直接應用于三維場景。因此，設計一種適用于三維場景的VANET高效和可靠的路由方法以提高路由性能具有重要意義。

目前針對三維場景的VANET路由方法有：

1、通過簡單室外傳輸實驗和利用數(shù)學隨機分析地理路由方法在三維場景下存在跳數(shù)增大、數(shù)據(jù)包傳送率降低、連通性計算出錯等問題，并提出面向三維場景的貪婪機會路由方法，考慮三維場景特征估計車輛節(jié)點間連通性概率，以用于輔助交叉路口方向的選擇，然后設計貪婪機會轉(zhuǎn)發(fā)方法提升同層鄰居節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)概率，以此來應對三維直行道路上的分組轉(zhuǎn)發(fā)造成的跳數(shù)增大和分組傳送率降低問題。

2、一種基于空間分布的連通性感知路由方法被提出以解決三維場景中節(jié)點連通性問題。該方法將街道分為多個路段，并利用控制包來收集每個路段的網(wǎng)絡特征，再基于每個路段收集到的車輛數(shù)量和位置分布計算路段的連通性，最后根據(jù)計算得到的連通性來確定轉(zhuǎn)發(fā)路徑，改進路由性能。

然而，現(xiàn)有的三維VANET的路由方法存在以下問題：

1、現(xiàn)有路由方法主要基于貪婪轉(zhuǎn)發(fā)策略，不適用于高動態(tài)場景，當鄰居車輛快速移動離開車輛通信范圍時，導致鏈路中斷，丟包率增大。

2、現(xiàn)有路由方法僅僅根據(jù)車輛數(shù)量和位置來確定轉(zhuǎn)發(fā)中繼，沒有考慮網(wǎng)絡動態(tài)性對信道跳間和緩沖隊列的影響，無法準確刻畫車輛間鏈路性能，影響路由方法的有效性和自適應性。

現(xiàn)有路由方法根據(jù)獲得的GPS數(shù)據(jù)來確定鄰居車輛集和計算路徑，其沒有考慮三維場景中動態(tài)性和陰影衰落對GPS數(shù)據(jù)的影響，導致車輛獲取的GPS信息不準確，進而影響路由算法的有效性。尤其在三維VANET中，當極其不穩(wěn)定的無線鏈路導致信標消息丟失時，車輛獲取過期的鄰居節(jié)點信息，進而影響路由決策的有效性。

發(fā)明內(nèi)容

為了提高分組傳送率和降低端到端時延，提高通信質(zhì)量和路由整體性能，本發(fā)明提出一種三維場景中車載自組織網(wǎng)絡路由選擇方法，具體包括以下步驟：

利用卡爾曼濾波算法對車輛的GPS設備獲取的位置信息進行修正，以獲取準確的位置信息；

根據(jù)三維VANET網(wǎng)絡特點，基于修正后的GPS數(shù)據(jù)，分別建立信干燥比SINR、鏈路可用性和緩沖隊列的評估屬性模型；