车载自组织网络中基于车辆密度的双簇头路由方法技术

为了降低城市环境下对转发范围内单个车辆节点运动感知敏感度，减少源节点到目的节点的平均跳数和传输时延，提出一种车载自组织网络中基于车辆密度的双簇头路由协议(DCHRBVD)。该路由协议根据车辆密度设置簇的大小，在同一路段簇内左右车道分别选出一个簇头，根据最大化生存期原则选择用于转发数据分组的主簇头，另外一个作为备选簇头。仿真结果表明，与CBDRP和EG‑RAODV协议相比，所提出的协议簇头生存期较大，平均跳数和平均时延较小，通信性能好。

Two cluster head routing method based on vehicle density in vehicular ad hoc network

In order to reduce the city environment for forwarding a single vehicle node motion range sensing sensitivity, reduce the average number of hops and the transmission delay of the source node to the destination node, a vehicle from the double cluster routing protocol based on network traffic density (DCHRBVD). The routing protocol based on the density of vehicles set the size of the clusters in the same section of the cluster around the lanes were to elect a cluster head according to the maximum survival principle of selection for the main cluster head forwarding data packets, another as a candidate cluster head. The simulation results show that, compared with CBDRP and EG RAODV protocol, the proposed protocol cluster head survival is larger, the average number of hops and the average delay is smaller, the communication performance is good.

【技术实现步骤摘要】
车载自组织网络中基于车辆密度的双簇头路由方法
：本专利技术涉及车载自组织网络
，尤其涉及一种车载自组织网络中基于车辆密度的双簇头路由方法。
技术介绍
：车载自组织网络(vehicularAd-Hocnetwork，VANET)是一种特殊的基于车辆与车辆(vehicle-to-vehiclecommunication，V2V)、车辆与路边基础设施(vehicle-to-roadsidecommunication，V2R)通信的移动自组织网络(mobileAd-Hocnetwork，MANET)。道路上的车辆通过配备的无线通信设备与其他车辆或者路边基础设施交换信息，达到通信目的。车载自组织网络的应用广泛：1)道路安全应用，2)查询信息服务，3)集中控制交通信息系统，4)车内办公服务等。其中道路安全应用包括电子制动警告、相向车辆警告、车辆稳定性警告、并线警告、交叉路口违规警告等。这些安全应用都基于源车辆将即将到来的交通信息和它所收集的交通警示信息发送给目的车辆，从而目的车辆司机对不同的交通状况作出及时反应。因此，VANET环境下一个高效稳定的路由协议对于传输即时信息十分重要。如何寻找和维护从源节点到目的节点的路由以保证数据传输的实时性、完整性和有效性是VANET路由协议研究的重点。基于簇的路由协议降低对单个车辆节点运动感知的要求，是管理和稳定VANET拓扑的有效方式。目前，在VANET中已经提出了很多基于簇的算法。CHUANGMC,CHENMC.DEEP:density-awareemergencymessageextensionprotocolforVANETs[J].IEEETransactionsonWirelessCommunications,2013,12(10):4983-4993.中利用区域块的概念设计了一个高效的紧急消息传播机制。该方法将数据分组转发到特定区域，但是由于城市环境下障碍物较多，该方法难以保证网络拓扑的高可靠性。MILDREDM,HONGCS,BANGY.Anadaptablemobility-awareclusteringalgorithminvehicularnetworks[C]//NetworkOperationsandManagementSymposium(APNOMS),IEEE,Taibei,China.Sept21-23,2011.2011:1-6中提出了基于目标位置的可适应移动感知聚类算法。该算法通过考虑节点当前位置，目标位置，节点之间相对速度来选择簇头(ClusterHead，CH)的方法增加簇头生存期，减少全局开销，但是该算法不适合簇成员之间存在较大速度差时的情况。LUOY,ZHANGW,HUY.AnewclusterbasedroutingprotocolforVANET[C]//2010SecondInternationalConferenceonNetworksSecurity,WirelessCommunicationsandTrustedComputing,Wuhan,China.Apr24-25,2010.2010:176-180.基于位置和群集提出了一种路由协议。该协议中，源节点直接根据地理位置信息将数据包发送到最佳邻居簇头，由簇头转发分组，但是该协议容易出现路由环路问题。SINGHAJP,BALIRS.AhybridbackbonebasedclusteringalgorithmforvehicularAdHocnetworks[C]//IEEEInternationalConferenceonInformationandCommunicationTechnologies(ICICT),ProcediaComputerScience,Kochi,India.Dec3-5,2014.2014:1005–1013.提出了一种基于混合骨干的聚类路由算法。具有相对较高程度连接性的节点先形成骨干簇头群，然后利用车辆相对速度重量函数从骨干簇头群中确定用于转发数据分组的簇头。该方法增加了网络整体稳定性，但是簇头的寿命性能有待提高。SOUZAE,NIKOLAIDISI,GBURZYNSKIP.Anewaggregatelocalmobility(ALM)clusteringalgorithmforVANETs[C]//IEEE2010InternationalConferenceonCommunications(ICC),CapeTown,SouthAfrica.May23-27,2010.2010:1-5.提出了本地移动性度量函数聚类算法。该算法使用车辆移动性矩阵确定簇头，延长了聚类寿命，但是该算法下，当两个簇头进入彼此通信范围时，聚类过程会变得不稳定。通常情况下，城市环境十字路口多，车辆在车道上分布复杂，所以往往导致在转发范围内对单个车辆节点的运动感知不敏感，继而增加在转发范围内找到最优或者次优转发节点的复杂度。
技术实现思路
：本专利技术是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种车载自组织网络中基于车辆密度的双簇头路由方法，降低城市环境下对转发范围内单个车辆节点运动感知敏感度，减少源节点到目的节点的平均跳数和传输时延，具体由以下技术方案实现：所述车载自组织网络中基于车辆密度的双簇头路由方法，包括如下步骤：1)设定车辆从GPS或车载导航系统里的区域数字地图确定其相邻道路十字路口的位置，由网关充当位置服务器形成本地网络拓扑的一个实时视图，在源节点和目的节点之间构建包含中间节点和道路十字路口的多条骨干路由，将道路按照一定规则分割成若干块，每一个块设置成一个簇，在每个簇中根据最大化簇生命期原则选出簇头，将簇头作为数据转发节点；2)网关基于构建的骨干路由，将选择有足够车流量保证网络连通性最佳的路段，选定的路由将被发送到源节点并存储在数据分组报头，以允许中间节点在十字路口之间转发数据分组；3)根据网关提供的信息判断目的节点是否在当前节点所在簇内，若在，则直接转发，结束本次通信；若不在，则启动路由请求过程；4)路由请求过程：转发路段根据当时车辆密度设置合适的簇及对应的簇头，当前节点将数据分组发送到本节点所在的簇的簇头，接收到数据分组的簇头将数据分组发送到邻居簇的簇头，同时向当前节点发送确认信息，若在一定时间内当前节点没有收到确认信息，则认为网络发生冲突或者故障导致传输失败，此时启动路由恢复策略；否则，收到数据分组的邻居簇头也根据步骤3)进行转发，直至数据分组转发到目的节点。所述车载自组织网络中基于车辆密度的双簇头路由方法的进一步设计在于，所述步骤1)中，网关根据区域位置服务管理协议RLSMP保存并交换附近所有车辆的当前位置信息，每个车辆往前移动距离当前位置一个传输范围时向网关报告自身位置信息，网关根据所述位置信息在源节点和目的节点之间构建所述骨干路由。所述车载自组织网络中基于车辆密度的双簇头路由方法的进一步设计在于，所述步骤1)中簇的划分包括如下步骤：1-1)设定城市道路为双向双车道模型，将城市路段按照车辆传输范围的一半划分集群，即每个车辆基于其位置在每个时间单位属于某个簇，每个簇具有唯一的ID，车辆传输范围随着道路上节点密度的改变而改变，传输半径的计算式如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车载自组织网络中基于车辆密度的双簇头路由方法，其特征在于包括如下步骤：1)设定车辆从GPS或车载导航系统里的区域数字地图确定其相邻道路十字路口的位置，由网关充当位置服务器形成本地网络拓扑的一个实时视图，在源节点和目的节点之间构建包含中间节点和道路十字路口的多条骨干路由，将道路按照一定规则分割成若干块，每一个块设置成一个簇，在每个簇中根据最大化簇生命期原则选出簇头，将簇头作为数据转发节点；2)网关基于构建的骨干路由，将选择有足够车流量保证网络连通性最佳的路段，选定的路由将被发送到源节点并存储在数据分组报头，以允许中间节点在十字路口之间转发数据分组；3)根据网关提供的信息判断目的节点是否在当前节点所在簇内，若在，则直接转发，结束本次通信；若不在，则启动路由请求过程；4)路由请求过程：转发路段根据当时车辆密度设置合适的簇及对应的簇头，当前节点将数据分组发送到本节点所在的簇的簇头，接收到数据分组的簇头将数据分组发送到邻居簇的簇头，同时向当前节点发送确认信息，若在一定时间内当前节点没有收到确认信息，则认为网络发生冲突或者故障导致传输失败，此时启动路由恢复策略；否则，收到数据分组的邻居簇头也根据步骤3)进行转发，直至数据分组转发到目的节点。...

【技术特征摘要】
1.一种车载自组织网络中基于车辆密度的双簇头路由方法，其特征在于包括如下步骤：1)设定车辆从GPS或车载导航系统里的区域数字地图确定其相邻道路十字路口的位置，由网关充当位置服务器形成本地网络拓扑的一个实时视图，在源节点和目的节点之间构建包含中间节点和道路十字路口的多条骨干路由，将道路按照一定规则分割成若干块，每一个块设置成一个簇，在每个簇中根据最大化簇生命期原则选出簇头，将簇头作为数据转发节点；2)网关基于构建的骨干路由，将选择有足够车流量保证网络连通性最佳的路段，选定的路由将被发送到源节点并存储在数据分组报头，以允许中间节点在十字路口之间转发数据分组；3)根据网关提供的信息判断目的节点是否在当前节点所在簇内，若在，则直接转发，结束本次通信；若不在，则启动路由请求过程；4)路由请求过程：转发路段根据当时车辆密度设置合适的簇及对应的簇头，当前节点将数据分组发送到本节点所在的簇的簇头，接收到数据分组的簇头将数据分组发送到邻居簇的簇头，同时向当前节点发送确认信息，若在一定时间内当前节点没有收到确认信息，则认为网络发生冲突或者故障导致传输失败，此时启动路由恢复策略；否则，收到数据分组的邻居簇头也根据步骤3)进行转发，直至数据分组转发到目的节点。2.根据权利要求1所述的车载自组织网络中基于车辆密度的双簇头路由方法,其特征在于所述步骤1)中，网关根据区域位置服务管理协议RLSMP保存并交换附近所有车辆的当前位置信息，每个车辆往前移动距离当前位置一个传输范围时向网关报告自身位置信息，网关根据所述位置信息在源节点和目的节点之间构建所述骨干路由。3.根据权利要求1所述的车载自组织网络中基于车辆密度的双簇头路由方法,其特征在于所述步骤1)中簇的划分包括如下步骤：1-1)设定城市道路为双向双车道模型，将城市路段按照车辆传输范围的一半划分集群，即每个车辆基于其位置在每个时间单位属于某个簇，每个簇具有唯一的ID，车辆传输范围随着道路上节点密度的改变而改变，传输半径的计算式如式(1)：其中，R是传输范围，λ是车辆节点密度，N是路段上车辆数，P为路段连...

【专利技术属性】
技术研发人员：章国安，杨羽琦，金丽，季彦呈，邱恭安，曹娟，季晨，
申请(专利权)人：南通大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32