基于服务类型的车载自组织网络中内容转发节点选择方法技术

本发明专利技术公开了一种基于服务类型的车载自组织网络中内容转发节点选择方法，包括如下步骤：根据请求的内容信息类型，以及一跳传输范围内可进行转发的邻居车辆的带宽占用情况，计算带宽占用比例因子；根据邻居车辆与初始请求车辆间的距离和邻居车辆的行驶速度，定义候选转发车辆到初始请求车辆的虚拟到达时间；根据带宽占用比例因子和虚拟到达时间，计算转发节点影响因子；根据转发节点影响因子对转发节点进行选择。本发明专利技术根据带宽占用情况和节点位置移动速度进行转发节点选择，可以有效的避免由于网络拓扑变化造成的网络时延，提高内容信息转发的成功率，从而有效地提高内容数据包的成功到达率，降低传输时延，提升网络性能。

Selection of Content Forwarding Nodes in Vehicle Ad Hoc Networks Based on Service Type

The invention discloses a method for selecting content forwarding nodes in vehicular ad hoc networks based on service types, which includes the following steps: calculating the ratio factor of bandwidth occupancy according to the type of content information requested and the bandwidth occupancy of neighbor vehicles that can be forwarded within one-hop transmission range; calculating the distance between neighbor vehicles and initial requesting vehicles, and driving of neighbor vehicles. Speed defines the virtual arrival time of the candidate forwarding vehicle to the initial requesting vehicle; calculates the impact factor of the forwarding node according to the bandwidth occupancy ratio factor and virtual arrival time; and chooses the forwarding node according to the impact factor of the forwarding node. The method chooses forwarding nodes according to bandwidth occupancy and node position moving speed, which can effectively avoid network delay caused by network topology changes, improve the success rate of content information forwarding, effectively improve the successful arrival rate of content data packets, reduce transmission delay and improve network performance.

【技术实现步骤摘要】
基于服务类型的车载自组织网络中内容转发节点选择方法
本专利技术属于通信
，具体涉及一种基于服务类型的车载自组织网络中内容转发节点选择方法。
技术介绍
车载自组织网络(VANET)作为移动自组织网络(MANET)的一个研究方向，在智能交通系统(ITS)中有着重要的应用。VANET将车辆节点与道路基础设施作为网络节点，主要实现车辆间通信(V2V，Vehicle-to-VehicleCommunication)和车辆与路边设施之间的通信(V2I，Vehicle-to-InfrastructureCommunication)，构成了实时通信的移动网络，提高了交通的安全性和管理效率，同时也为车辆驾驶提供了更多的服务。由于车辆的高移动型，VANET具有网络拓扑频繁变化的特性，一般的MANET协议在VANET场景下，容易产生网络中断，高时延，高丢包率等问题，无法满足VANET的需求。所以VANET的协议设计成为了解决这些问题的研究热点。在VANETs中，车辆的高速移动导致网络拓扑变化较大，上一时刻还在自身通信范围内的车辆很可能下一时刻就驶出了通信范围，通信链路状态不稳定。VANETs中的请求信息转发策略，当请求信息到达拥有内容的车辆时，该车辆将按照请求信息到达路径原路返回到达初始请求车辆。但由于车辆的高速移动性，可能造成请求信息到达路径中参与协作的车辆在内容返回的过程中已经离开彼此的通信范围，无法建立通信链路链接，内容通过原路返回的方式可能无法顺利到达初始内容请求车辆；也可能存在比按照请求信息到达路径原路返回到达初始请求车辆更优的转发路径。所以，需要一个新的技术方案来解决上述问题。
技术实现思路
专利技术目的：为了克服现有技术中存在的不足，提供一种基于服务类型的车载自组织网络中内容转发节点选择方法，其解决了如何根据当前网络拓扑状况，以及需要传输的业务信息的类型动态的选择合适的内容转发节点，以达到提高内容的成功到达率，有效的利用有限的信道资源，降低传输时延，提升网络性能的目的。技术方案：为实现上述目的，本专利技术提供一种基于服务类型的车载自组织网络中内容转发节点选择方法，包括如下步骤：S1：根据请求的内容信息类型，以及一跳传输范围内可进行转发的邻居车辆的带宽占用情况，计算带宽占用比例因子；S2：根据邻居车辆与初始请求车辆间的距离和邻居车辆的行驶速度，定义候选转发车辆到初始请求车辆的虚拟到达时间；S3：根据步骤S1的带宽占用比例因子和步骤S2的虚拟到达时间，计算转发节点影响因子；S4：根据转发节点影响因子对转发节点进行选择。进一步地，所述步骤S1中带宽占用比例因子的计算过程如下：S1-1：内容车辆y在时刻t收到请求信息，根据收到的请求信息中包含的请求内容的名称，获取请求内容类型，确定发送该内容需要占用的带宽大小BW和占用时长tneed；S1-2：车辆y计算车辆Vi的空闲可用带宽大小BWfree(Vi)；S1-3：车辆y根据确定的BW、总的带宽BWtotal及邻居车辆的空闲带宽计算得到车辆i的带宽占用比例因子其中i＝(1,2,…,N)，N为车辆y的邻居车辆总数。进一步地，所述步骤S2中虚拟到达时间的定义方式如下：S2-1：候选转发节点为内容车辆y的一跳邻居车辆，计算候选转发车辆与目的车辆x间的距离D(i,x)＝|Xi-Xx|，其中，Xi、Xx分别为车辆i、x的横坐标，车辆i为车辆y的邻居车辆；S2-2：根据车辆行驶方向的不同，当车辆i与车辆x的行驶方向相同时，若车辆i的速度vi小于车辆x的速度vx，将车辆i从候选转发节点中去除，若车辆i的速度vi大于车辆x的速度vx，则虚拟到达时间当车辆i与车辆x的行驶方向相反时，若两个车辆互相远离时，将车辆i从候选转发节点中去除，若两个车辆相互靠近时，虚拟到达时间进一步地，所述步骤S3中转发节点影响因子的计算方法如下：设车辆y的一跳邻居车辆数目为N，车辆i为其中一个邻居车辆，根据转发节点的带宽占用比例因子和虚拟到达时间，计算得到转发节点车辆i选择的影响因子其中，和分别为带宽占用比例因子Ki和虚拟到达时间T(i,x)归一化后的值，表示候选转发车辆的带宽和移动速度对于选择转发车辆选择的影响程度，Fi表示成功选择转发节点的可能性。比如因子-1表示影响因子与成功选择转发车辆的可能性呈现负相关。进一步地，所述步骤S4中转发节点的选择方法具体为：选择车辆y的邻居车辆中影响因子最大的车辆为其转发节点，将该车辆的ID、所需带宽大小、占用时长信息添加到RFR信息中发送出去，当转发车辆收到RFR信息后，更新当前时刻的自身信道带宽空闲情况。进一步地，所述步骤S4中车辆收到RFR信息后对于自身信道带宽空闲情况的更新如下：S4-1：收到RFR信息的车辆首先判断自身是否被选为转发车辆，如果是，判断空闲带宽是否大于带宽阀值，如果否，则不做任何操作；S4-2：如果空闲带宽不大于带宽阀值，则发送ACK信息告知无法成为其转发车辆；如果空闲带宽大于带宽阀值，则继续判断是否有多个内容车辆选择自身，如果是，选择距离自身最远的内容车辆作为转发车辆，如果否，则确认其成为转发车辆；S4-3：转发车辆发送ACK信息给内容车辆，内容车辆收到后发送内容信息，转发车辆收到后进行转发。进一步地，所述步骤S4-3中转发车辆进行转发时，判断选择次数是否超过阀值，如果否，转发后跳转至步骤S1；如果是，则放弃内容的发送。本专利技术的基本思路是在内容车辆收到请求信息后，根据自身维持的邻居车辆可用传输带宽表，结合车辆的位置、行驶方向和行驶速度等因素，综合选择内容转发节点。当请求信息到达有内容的车辆时，先判断初始请求车辆是否在自身通信范围内，若在，则直接发送内容数据信息，若不在，则有内容的车辆根据请求的内容信息类型确定传输需要的带宽大小，以及一跳传输范围内可进行转发的邻居车辆的带宽占用情况，计算带宽占用比例因子；再根据邻居车辆与初始请求车辆间的距离和邻居车辆的行驶速度，定义候选转发车辆到初始请求车辆的虚拟到达时间；综合带宽占用比例因子与虚拟到达时间，计算候选转发车辆的影响因子，根据影响因子的大小，确定内容转发节点。将确定的转发车辆ID添加到RFR信息包中，同时加入要使用的信道带宽和占用时长。当转发车辆收到RFR信息后，更新当前时刻的自身信道带宽空闲情况。本专利技术在内容车辆收到请求信息后，需要根据自身维持的邻居车辆可用传输带宽表，结合车辆的位置、行驶方向和行驶速度等因素，综合选择内容转发节点，提高传输质量的同时，保证内容的尽快到达。本专利技术考虑车载自组织网络中不同服务类型对于带宽要求不同的特点，定义了转发节点的带宽比例占用因子，同时结合车载自组织网络拓扑变化快的特点，定义了转发节点的虚拟到达时间，通过对转发节点这两个参数的分析，得到下一跳所有可选转发节点的影响因子，为内容信息选择转发节点提供依据。本专利技术根据带宽占用情况和节点位置移动速度进行转发节点选择，可以有效的避免由于网络拓扑变化造成的网络时延，提高内容信息转发的成功率。有益效果：本专利技术与现有技术相比，具备如下优点：1、考虑了发送的业务类型以及转发节点的带宽占用情况，避免了由于业务带宽需求造成的传输失败，提高了转发成功率，降低了传输时延。2、考虑了转发车辆的位置信息和速度信息，避免了由于车载自组织网络拓扑结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于服务类型的车载自组织网络中内容转发节点选择方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：根据请求的内容信息类型，以及一跳传输范围内可进行转发的邻居车辆的带宽占用情况，计算带宽占用比例因子；S2：根据邻居车辆与初始请求车辆间的距离和邻居车辆的行驶速度，定义候选转发车辆到初始请求车辆的虚拟到达时间；S3：根据步骤S1的带宽占用比例因子和步骤S2的虚拟到达时间，计算转发节点影响因子；S4：根据转发节点影响因子对转发节点进行选择。

【技术特征摘要】
1.基于服务类型的车载自组织网络中内容转发节点选择方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：根据请求的内容信息类型，以及一跳传输范围内可进行转发的邻居车辆的带宽占用情况，计算带宽占用比例因子；S2：根据邻居车辆与初始请求车辆间的距离和邻居车辆的行驶速度，定义候选转发车辆到初始请求车辆的虚拟到达时间；S3：根据步骤S1的带宽占用比例因子和步骤S2的虚拟到达时间，计算转发节点影响因子；S4：根据转发节点影响因子对转发节点进行选择。2.根据权利要求1所述的基于服务类型的车载自组织网络中内容转发节点选择方法，其特征在于：所述步骤S1中带宽占用比例因子的计算过程如下：S1-1：内容车辆y在时刻t收到请求信息，根据收到的请求信息中包含的请求内容的名称，获取请求内容类型，确定发送该内容需要占用的带宽大小BW和占用时长tneed；S1-2：车辆y计算车辆Vi的空闲可用带宽大小BWfree(Vi)；S1-3：车辆y根据确定的BW、总的带宽BWtotal及邻居车辆的空闲带宽计算得到车辆i的带宽占用比例因子其中i＝(1,2,…,N)，N为车辆y的邻居车辆总数。3.根据权利要求1或2所述的基于服务类型的车载自组织网络中内容转发节点选择方法，其特征在于：所述步骤S2中虚拟到达时间的定义方式如下：S2-1：候选转发节点为内容车辆y的一跳邻居车辆，计算候选转发车辆与目的车辆x间的距离D(i,x)＝|Xi-Xx|，其中，Xi、Xx分别为车辆i、x的横坐标，车辆i为车辆y的邻居车辆；S2-2：根据车辆行驶方向的不同，当车辆i与车辆x的行驶方向相同时，若车辆i的速度vi小于车辆x的速度vx，将车辆i从候选转发节点中去除，若车辆i的速度vi大于车辆x的速度vx，则虚拟到达时间当车辆i与车辆x的行驶方向相反时，若两个车辆互相远离时，将车辆i从候选转发节点中去除，若两个车辆相互靠近时，虚拟到...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱琦，汤媛媛，朱洪波，杨龙祥，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32