一种位置竞争的车载自组织网络多跳广播方法技术

本发明专利技术涉及一种位置竞争的车载自组织网络多跳广播方法，属于通信技术领域。该方法包括以下步骤：步骤一：连通稳定度的动态分簇：包括对节点执行分簇，完成基于连通稳定度的分簇，填充广播数据包并进行广播，节点收到广播包后执行广播转发方法，实现广播包的竞争转发；步骤二：多跳广播包的发送：包括对当网络中有源节点需要对全网数据进行数据广播时，发起广播过程；步骤三：中继节点竞争转发：包括在网络节点分簇的基础上对不同的道路模型采取不同的中继节点竞争转发策略，主要分为路段模型下中继节点的竞争选择和路口模型下中继节点的竞争选择。本方法有效降低了多跳广播的冗余，提高了广播的可靠性。同时，增加了对网络孤立簇头的广播携带转发策略，保证了在节点稀疏区域或网络“空洞”区域下的广播可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于通信
，特别是车载自组织网络
，设及一种位置竞争 的车载自组织网络多跳广播方法。
技术介绍
近年来，交通智能化的迫切需求和无线通信技术的飞速发展，催生了二者的结合， 作为智能交通系统最初研究的一部分，车载自组织网络技术成为近年来学术界和产业界研 究的交叉学科热点课题。车载自组织网络研究车辆与车辆之间的通信，不同于传统的无线 移动自组织网络，车载自组织网络是一种建立在车辆间通信的无线自组织网络，包含两个 部分:道路上的汽车之间的通信、汽车与基础设施间的无线通信。作为一种特殊的无线移动 自组织网络，车载自组织网络采用的也是分布式结构，具有动态、无中屯、、自组织和多跳等 特点，车辆节点既是终端节点也是路由节点，车辆节点通过无线收发器则能组建一个完整 的动态网络。 通过发展W车载自组织网络为基础的智能交通系统，进而有效减少和预防道路交 通事故、提高交通效率已经成为全世界范围的共识。智能交通系统是一种集传感、通信及计 算机等先进技术于一体的交通综合管理体系。它的设计目标是建立一个车辆间通信的平 台，使车辆间能够实现车况(如位置、车向、车速等)信息和实时路况信息的共享，车辆可W 通过该系统实现智能安全行驶，从而提高交通的通行效率，提升车辆驾驶的安全性和可靠 性。由于应用环境的特殊性W及道路的限制，车载自组织网络呈现出节点密度不均匀、移动 速度快、拓扑高动态变化等特点，节点之间很难建立稳定的端到端链接，数据传输的可靠度 随着跳数的增加而急剧下降，使得设计车载自组织网络路由协议比传统移动自组织网络更 加复杂。因此，如何结合车载自组织网络的自身特点，设计出可靠、高效的路由协议是目前 车载自组织网络研究的重点和难点。 在车载自组织网络中，一种最简单的广播机制就是泛洪广播（Flooding 化oadcasting)，网络中节点收到广播后就向通信半径内的邻居节点进行转发。虽然运种方 式能够尽力保证数据到达网络的每个节点，并且方法简单有效，但是却带来了一系列的问 题，主要表现在:第一，由于每个节点都重复进行广播，运就给网络带来了大量的冗余信息， 容易形成广播风暴(Broadcast Storm)，造成资源的浪费；第二，相邻节点在数据进行广播 时转发时间高度一致，容易造成信道的竞争及碰撞;第=，大量的隐藏和暴露终端的存在影 响了数据的可靠分发。传统无线移动自组织网络广播协议也因为应用环境的差异而不适用 于车载自组织网络。 车载自组织网络的路由协议主要分为:单播、多播和广播。作为车载自组织网络中 的一项重要技术，广播主要实现对全网节点的数据分发。由于车载自组织网络拓扑结构高 速变化，在不同的路段上车辆的密度呈现稠密或稀疏模式，因此车载自组织网络的广播协 议需要有很好的鲁棒性及收敛性，能够适应不同的网络环境。同时，在广播包转发策略上， 减少中继转发节点的数目，提高广播包的成功接收率，降低时延也是车载自组织网络多跳 广播协议设计的重点。 因此，研究并实现复杂、大规模网络环境下数据的可靠、快速广播是车载自组织网 络一个重要研究的课题，具有重要的现实意义。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种位置竞争的车载自组织网络多跳广播方 法，该方法能够针对车辆节点在不同的道路环境下的移动情况，结合节点的位置、移动速 度、运动方向，对节点的平均连通时间进行了预测。将广播中继节点的选择划分为簇头节点 进行簇内广播包转发，成员节点通过位置竞争进行广播包转发。降低了多跳广播的冗余，并 提高了广播的可靠性。同时，该方法增加了对网络孤立簇头的广播携带转发策略，保证了在 节点稀疏区域或网络"空桐"区域下的广播可靠性。[000引为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案： -种位置竞争的车载自组织网络多跳广播方法，包括W下步骤： 步骤一:连通稳定度的动态分簇:包括对节点执行分簇，完成基于连通稳定度的分 簇，填充广播数据包并进行广播，节点收到广播包后执行广播转发方法，实现广播包的竞争 转发； 步骤二：多跳广播包的发送:包括对当网络中有源节点需要对全网数据进行数据 广播时，发起广播过程； 步骤中继节点竞争转发:包括在网络节点分簇的基础上对不同的道路模型采 取不同的中继节点竞争转发策略，主要分为路段模型下中继节点的竞争选择和路口模型下 中继节点的竞争选择。 进一步，在步骤一中，分簇算法将道路划分为路段模型和路口模型，分别计算不同 道路环境下车辆节点的连通稳定度;分簇算法将连通稳定度最高的车辆作为簇头节点，从 而提高了车载网络环境下的分簇稳定性。 进一步，在步骤二中，所述多跳广播包发送，通过网络的分簇算法，网络中的车辆 节点被划分为多个稳定的分簇，当网络中有源节点需要对全网进行数据广播时，则发起广 播过程;节点i获取当前的节点位置信息、计算簇头列表和邻居列表，并将对应的数据填充 至广播包的包头，并设置广播生存时间Life_time;节点进一步判断当前的邻居列表是否为 空，若列表为空，则说明当前节点所处的范围为孤立节点，节点等待一段时间后再进行广 播，若检测到邻居列表不为空，则节点直接广播。 进一步，在步骤=中，所述路段模型下中继节点的竞争选择包括如下步骤： 步骤1)当节点收到来自邻居的广播数据包后，取出广播报头部的生存时间先1'6_ Time〉字段值，判断其值的大小:若Life_Time等于1，则广播包生存时间结束，节点读取广播 包数据，结束判断;若Lif e_Time大于1，则进入下一步骤； 步骤2)当节点为簇头节点C刖寸，分析广播包中的源IP地址和广播序列号Sn,并判 断是否已经收到并转发过该广播包，若已转发过，则节点丢弃当前广播包，并结束判断;若 节点首次接收，保存报文副本，执行步骤6)，转发广播包； 步骤3)当节点为簇成员节点CN时，节点判断是否已重复收到广播包，若已收到过， 选择丢弃该广播包，并结束判断;若节点首次收到该广播包，即车辆当前处在广播方向上， 并在下一个中继簇头节点之前，执行下一步骤4);步骤4)簇成员节点CN读取报文头部上一跳<Last_hop>字段，上一转发节点的位置 状态<Position_State>字段;若上一转发节点状态为State_Intersect，则CN节点保存报文 副本，不再转发广播包，结束判断;否则节点执行下一步骤5); 步骤5)簇成员CN遍历当前簇头列表Cluste;r_List、邻居列表化ig化o;r_List，判断 当前节点的位置状态，位置状态越优的节点优先进行转发，成员节点状态的优先级从高到 低依次为State_Intersect，State_Nea;rby，State_In;节点转发的优先级则通过转发等待 时间T(i)的设定来区分;等待时间期间，若节点收到来自其他成员节点CN转发的广播包后， 则节点放弃等待，停止转发竞争，结束判断;若未收到，则转发广播包，并执行步骤6); 步骤6)节点将广播包Lifetime字段值减1，修改广播报头的上一跳社曰3* hop〉字 段，位置状态<P〇sition_State>字段，并广播转发给邻居节点； 在等待时间T(i)的计算上，位置竞争的车载自组织网络多跳广播加入基于距离优 先方案，考虑节点当本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位置竞争的车载自组织网络多跳广播方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：连通稳定度的动态分簇：包括对节点执行分簇，完成基于连通稳定度的分簇，填充广播数据包并进行广播，节点收到广播包后执行广播转发方法，实现广播包的竞争转发；步骤二：多跳广播包的发送：包括对当网络中有源节点需要对全网数据进行数据广播时，发起广播过程；步骤三：中继节点竞争转发：包括在网络节点分簇的基础上对不同的道路模型采取不同的中继节点竞争转发策略，主要分为路段模型下中继节点的竞争选择和路口模型下中继节点的竞争选择。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陶洋，沈敬红，顾友峰，赫前进，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆;85