基于802.11的感知传输质量保障链路稳定路由方法技术

本发明专利技术属于车载自组织技术领域，公开了一种基于802.11感知传输质量保障链路稳定路由方法，采用“传输质量”的指标评估多跳路由的性能，反映链路的位置对于网络的影响，同时也考虑了数据的传输开销和投递率；通过建立车间距离的G/G/1模型，预测车间的连通时间；结合传输质量和网络连通度模型，提出了高速道路车载环境下基于传输质量感知链路稳定性的路由协议；通过结合链路质量和路由连通时间模型，该路由协议可以有效保障高速道路上多跳传输。

【技术实现步骤摘要】
基于802.11的感知传输质量保障链路稳定路由方法
本专利技术属于车载自组织
，尤其涉及一种基于802.11感知传输质量保障链路稳定路由方法。
技术介绍
车载自组织网络(VANETs)由于在加强道路安全、保障行驶便利等方面的潜力吸引了越来越多的注意力。不同于其他的自组织网络，车载自组织网络有其自身独有的特点，比如，节点的快速移动，拓扑的动态变化。这些特点容易造成网络的频繁中断，导致链路的不稳定。因此，设计一个稳健的路由协议以确保信息的有效传输是一个极其有挑战的任务。到现在为止，已经有很多路由机制被提出来应对这些挑战。PBR[V.NamboodiriandL.Gao，"Prediction-basedroutingforvehicularadhocnetworks，"IEEETransactionsonVehicularTechnology，vol.56，pp.2332-2345，2007]是针对移动网关设计的路由协议。它利用高速道路上车辆的移动预测模型来计算节点之间的连通时间。通过该模型，在已有的路由失效之前就可以提前创建一个可替代的路径。但是，它没有考虑节点之间信息传输的一些参数，例如，投递率，时延等。EG-RAODV[M.H.EizaandQ.Ni，"Anevolvinggraph-basedreliableroutingschemeforVANETs，"VehicularTechnology，IEEETransactionson，vol.62，pp.1493-1504，2013]采用演化图理论建立了高速场景下车间的通信模型。该模型在刻画动态拓扑的演化特征以及决定稳定路由方面发挥着重要的作用。然而，它不能反映车间通信的特性，比如，信号衰落，信道竞争，隐藏终端等。另外一个提升多跳传输稳定性的方法是利用“任播”机制。基于该机制，LLA[J.Rak，"LLA:ANewAnypathRoutingSchemeProvidingLongPathLifetimeinVANETs，"CommunicationsLetters，IEEE，vol.18，pp.281-284，2014]提出了链路开销的指标。该指标结合了数据投递率以及链路稳定性的水平来反映链路的性能。然后，源节点和目的节点之间的“任播”路由可以通过LLA算法建立。不过，每个节点需要借助beacon的交互获知其他节点的信息，同时还需要经过LLA算法得到自己到目的节点的权值。这对于大规模的场景或者紧急信息的情况会提出较大的挑战。综上所述，现有技术存在的问题是：考虑到车载网络中，节点的快速移动，拓扑的频繁变化，设计一个稳健的路由协议是一个非常有挑战的任务。虽然到现在为止，已经有很多协议被提出来保障信息的有效传输。但是，这些协议依然存在一些问题，比如，它们不能全面的去反映节点的移动特性、链路的传输特征、信道的复杂环境以及路由内部的链路位置的影响。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种基于802.11感知传输质量保障链路稳定路由方法。本专利技术是这样实现的，一种基于802.11感知传输质量保障链路稳定路由方法，所述基于802.11感知传输质量保障链路稳定路由方法采用链路传输质量的指标评估多跳路由的性能；建立车间距离的G/G/1模型，预测车间的连通时间；所述链路传输质量表示为当数据成功传输时，所需要的平均链路开销：其中LPDRn表示数据投递率，即一个数据成功传输至目的节点的概率：所述G/G/1模型表示为：D(t)的概率密度函数p(x|d0,t)被表示为：其中x'n＝4nR，x″n＝2R-x'n；根据公式，相邻节点之间的平均连通时间表示为：D(t)表示在时间t时的车间距离；在时间0时的初始值为D(0)＝d0；0＜d0＜R；节点i单位时间的移动等价为排队的到达率，节点j的移动等价为排队的离开率；D(t)表示为一个均值为β＝vj-vi，方差为β＝vj-vi的维纳过程。进一步，所述基于802.11感知传输质量保障链路稳定路由方法具体包括以下步骤：(1)ns源节点，nd是目的节点；当ns有数据向nd发送时，首先给邻居节点N(ns)广播一个路由请求数据包PPEQ；收到RREQ，每个ni∈N(ns)同样的把数据包广播给它自己的邻居节点N(ni)，过程不断的重复，直到RREQ到达目的节点；(2)目的节点将会返回一个路由应答数据包RREP，数据包沿着PPEQ传输路径的反方向传输至源节点；(3)收到目的节点发出的PPEP，它的上一跳节点n2根据公式通过两点之间的时延t2d以及信息投递率p2d计算传输质量TC2；(4)节点n2将TC2，Q2，LPDR2添加到RREP数据包沿着pk(ns,nd)的反方向继续传输；当随后的节点nj，j∈(3,4,…,r-1)，收到PPEP之后，它将同样用计算得到的TCj，Qn-1，LPDRn-1修改RREP数据包，然后继续传输；(5)当RREP数据包到达目的节点之后，路由的链路质量则用公式计算得到。进一步，在传输的过程中，利用节点的速度和位置信息，路由的每个链路的最小连通时间即：其中Tlink表示路由链路中相邻节点之间的连通时间。进一步，源节点收到M个RREP数据包，存在M个可用路由，最优路由定义为：poptimal(ns，nd)＝argmink∈(1,2,…,M)(TQ(k))；subjecttoTk≤Tth；其中TQ(k)表示路由k的传输质量，Tth表示多跳链路可连通时间的阈值。本专利技术的另一目的在于提供一种应用所述基于802.11感知传输质量保障链路稳定路由方法的车载自组织网络。本专利技术的优点及积极效果为：采用“传输质量”的指标评估多跳路由的性能，反映链路的位置对于网络的影响，同时也考虑了数据的传输开销和投递率；通过建立车间距离的G/G/1模型，预测车间的连通时间；结合传输质量和网络连通度模型，提出了高速道路车载环境下基于传输质量感知链路稳定性的路由协议；通过结合链路质量和路由连通时间模型，该路由协议可以有效保障高速道路上多跳传输。通过和GPRS和ExOR协议对比中可以发现,我们提出的协议因为考虑了数据在传输失败情形下的开销，兼顾到了节点的移动特性，此外，因此，在数据投递率方面分别有22.85％和8.09％的提升，而在端到端时延方面分别有36.13％和14.95％的降低。附图说明图1是本专利技术实施例提供的基于802.11感知传输质量保障链路稳定路由方法流程图。图2是本专利技术实施例提供的ETX相同的两条路径的例子示意图。图3是本专利技术实施例提供的一个路径不同的链接的例子示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。下面结合附图对本专利技术的应用原理作详细的描述。如图1所示，本专利技术实施例提供的基于802.11感知传输质量保障链路稳定路由方法包括以下步骤：S101：采用“链路质量”(TQ)的指标，反映链路的位置对于网络的影响，同时考虑数据的传输开销和投递率；S102：通过建立车间距离的G/G/1模型，预测车间的连通时间。下面结合附图对本专利技术的应用原理作进一步的描述。1、假设和网络模型假设每个车辆可以通过GP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于802.11感知传输质量保障链路稳定路由方法，其特征在于，所述基于802.11感知传输质量保障链路稳定路由方法采用链路传输质量的指标评估多跳路由的性能；建立车间距离的G/G/1模型，预测车间的连通时间；所述链路传输质量表示为当数据成功传输时，所需要的平均链路开销：

【技术特征摘要】
1.一种基于802.11感知传输质量保障链路稳定路由方法，其特征在于，所述基于802.11感知传输质量保障链路稳定路由方法采用链路传输质量的指标评估多跳路由的性能；建立车间距离的G/G/1模型，预测车间的连通时间；所述链路传输质量表示为当数据成功传输时，所需要的平均链路开销：其中LPDRn表示数据投递率，即一个数据成功传输至目的节点的概率：pij表示节点i和邻居节点j之间的数据投递率。所述G/G/1模型表示为：D(t)的概率密度函数p(x|d0,t)被表示为：其中x″n＝2R-x'n；根据公式，相邻节点之间的平均连通时间表示为：D(t)表示在时间t时的车间距离；在时间0时的初始值为D(0)＝d0；0＜d0＜R；节点i单位时间的移动等价为排队的到达率，节点j的移动等价为排队的离开率；D(t)表示为一个均值为β＝vj-vi，方差为β＝vj-vi的维纳过程。2.如权利要求1所述的基于802.11感知传输质量保障链路稳定路由方法，其特征在于，所述基于802.11感知传输质量保障链路稳定路由方法具体包括以下步骤：(1)ns源节点，nd是目的节点；当ns有数据向nd发送时，首先给邻居节点N(ns)广播一个路由请求数据包PPEQ；收到RREQ，每个ni∈N(ns)同样的把数据包广播给它自己的邻居节点N(ni)，过程不断的重复，直到RREQ到达目的节点；(2)目的节点将会...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晨，刘雷，吕婧华，吕宁，候蓉晖，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61