一种车载通信路由方法技术

本发明专利技术公开了一种车载通信路由方法，能够充分满足车辆网络节点高移动性和拓扑结构变化快速的特点，每个网络节点通过卫星导航系统获得自身、相邻节点和目标节点的地理位置信息，节点在转发数据时，不需要知道除目标节点和邻居节点以外的节点的状态信息，减少了维护信息的开销。通过对节点进行移动检测，在选择节点进行数据转发时，能够减少丢包现象的发生，增加节点通信的可靠性，通过直线跳跃策略和夹角选择策略使本发明专利技术的路由协议能够满足多种场合的要求，减少了特定场景的路由跳数，降低了端到端的时延，对于陷入路由空洞的问题，通过路由恢复的策略，使本发明专利技术的路由协议能够通过牺牲路由跳数为代价，来保证节点之间的正常通信。

A Routing Method for Vehicle Communication

【技术实现步骤摘要】
一种车载通信路由方法
本专利技术属于电子通信
，具体为一种车载通信路由方法。
技术介绍
目前的车载通信的路由协议主要分为基于拓扑的路由协议和基于位置的路由协议这两种方式。基于拓扑的路由协议是通过使用网路中的链路信息将数据包从源节点发送到目标节点。而这种方式并不适用于高速移动的车辆节点网络，因为节点的高速移动性，导致网络的拓扑结构快速变化，依据网络中的链路信息可能无法成功将数据包发送到目标节点，并且因为节点的移动导致实时更新的网络中的路由表信息量也非常大，导致网络开销也很大，所以这种方式不太适用于目前车载通信网络。基于位置的路由协议是利用节点的地理位置信息建立从源节点到目标节点的数据链路的方法，它充分适应车辆节点动态性和高移动性的特点，与基于拓扑的路由不同，基于位置的路由协议不需要任何路由维护，它是只有在需要转发数据包时才确定的路由方法，对于网络的开销小。基于位置的路由协议的另一个优点是，它包含源节点、目标节点及其相邻节点的信息。上述特点使得基于位置的路由协议更适用于车载通信网络。目前使用比较广泛的基于位置的路由协议就是GPSR(GreedyPerimeterStatelessRouting，贪婪周边无状态路由)，在这种路由协议中，因为源节点知道其目标节点的位置，所以贪婪选择将数据包转发到离目标节点更近的邻居节点。这个过程重复进行，直到数据包成功地发送到目标节点。这种路由协议包含两种转发策略：贪婪转发策略和边缘转发策略(GPCR中称为恢复策略)。当前节点到目标节点的距离大于其相邻节点到目标节点的距离时，采用贪婪转发策略；反之，采用边缘转发策略。(1)贪婪转发策略当源节点给目标节点发送数据包时，会选择更靠近目标节点的邻居节点进行数据转发，一直这样贪婪转发下去，直到数据包投递到目标节点。如图1所示，当源节点A给目标节点C发送数据包时，会在其邻居节点中寻找距离目标节点C最近的邻居节点作为下一跳节点进行数据转发。在图1中距离目标节点C最近的就是节点B，所以节点B被选为源节点A的下一跳节点。贪婪转发策略的优点：节点要发送数据包时，会在其邻居节点中选择最靠近目标节点的节点作为下一跳节点进行数据转发，这样可以减少路由跳数，节点在转发数据时，不需要知道除目标节点和邻居节点以外的节点的状态信息，减少了维护信息的开销；转发数据时，选择的下一跳节点只有一个，不用洪泛转发数据。贪婪转发策略的缺点：如图5所示，假设节点A选取的最靠近目标节点的邻居节点为节点C，节点从获得其邻居节点的地理位置信息到转发数据包需要经历一定的时间t(目前研究发现时间t大约为1s)，经过时间t后，我们称未来时间t后的节点A为A＇，节点B为B＇，节点C为C＇，当节点A＇准备向节点C＇发送数据包时，由于节点的移动性影响，此时节点C＇已经不在节点A＇的信号覆盖范围内，这就导致了数据包的丢失，影响节点之间的正常通信。(2)边缘转发策略(GPCR中称为恢复策略)边缘转发策略是贪婪转发策略失效时生效的，就是当前节点到目标节点的距离比其相邻节点到目标节点的距离都要近。如图2所示为贪婪转发策略失效的情况。在图2中以目标节点F为圆心，目标节点F与当前节点A之间的距离为半径画圆(图2中大的虚线圆)。以当前节点A为圆心，节点A的信号覆盖范围为半径画圆(图2中小的虚线圆)。两圆重叠的区域(图2中阴影部分)内没有节点A的邻居节点。该重叠区域内没有节点，出现路由空洞。此时，节点A到目标节点F的距离小于其邻居节点到目标节点F的距离，贪婪转发策略失效，边缘转发策略生效。边缘转发策略根据右手定则绕过路由空洞区域，沿逆时针方向遍历邻居节点路径以到达特定的目标节点。在图2中，按照右手定则得到链路路径为A-B-C-D-F。GPSR存在缺点：交叉路口处因建筑物遮挡造成的路径断裂问题，城市环境的建筑物群会干扰节点之间的正常通信，严重的会导致通信的中断，造成链路路径断裂的问题。GPCR(GreedyPerimeterCoordinatorRouting，贪婪周边协同路由)路由协议是在GPSR基础上改进过来的，适用于城市道路交通环境，由于车与车之间的通信信号容易受城市的高耸建筑物干扰，影响车与车之间的正常通信，所以引入了“路口”节点的概念，就是在十字路口或T型路口这类道路环境，当节点进行数据包转发时，如遇路口节点优先把数据包转发给路口节点，再由路口节点进行数据包的转发，这样就避免了高耸建筑物对通信信号的干扰，增强了节点通信的可靠性。如图3所示，由节点A向目标节点D发送数据包时，会先把数据包发送给路口节点B，而不是贪婪转发直接把数据包转发给节点C，这样就尽可能的避免了城市环境中高耸建筑物对信号的干扰，增加节点之间通信的可靠性。但GPCR依然存在缺点，在恢复策略中存在传输方向限制问题，以及路由“空洞”问题，依然会发生数据丢包的现象，同时在特定场景下端到端的数据会发生时延。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对以上问题，提供一种车载通信路由方法，它解决了GPCR路由协议中恢复策略的弊端和路由空洞问题，优化了贪婪转发的策略，降低了丢包率，提高了数据传输效率。为实现以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种车载通信路由方法，每次选取节点进行数据包转发时，都会对节点进行移动检测，该路由方法包括如下步骤：步骤1：源节点收到发送数据包指令；步骤2：源节点通过卫星导航系统获取自身、相邻节点和目标节点的地理位置信息；步骤3：通信系统判断当前节点到目标节点的距离是否大于其相邻节点到目标节点的距离；如果大于，则跳转执行步骤4；反之，则跳转执行步骤5；步骤4：通信系统判断当前节点的邻居节点内是否存在路口节点；如果存在，则跳转执行步骤4.1；反之，则将数据包发送给最靠近目标节点的邻居节点；步骤4.1：通信系统判断最靠近目标节点的邻居节点与当前节点是否在同一直线道路上；如果是，则执行直线跳跃策略；反之，则将数据包发送给路口节点；步骤5：通信系统判断当前节点是否为路口节点。如果是，则执行夹角选择策略；反之，则按右手定则投递数据包(即沿逆时针路径将数据包传输给下一跳节点)；步骤6：通信系统判断当前节点信号覆盖范围内是否存在下一跳节点；如果存在，则跳转执行步骤7；反之，则执行路由恢复策略；步骤7：通信系统判断数据包是否发送到目标节点；如果是，则系统进程结束；反之，则跳转执行步骤3。作为上述技术方案的进一步改进：所述移动检测为：每次选取节点进行数据包转发时，都会对其相邻节点进行移动检测，对数据包传输时间内脱离信号覆盖范围的节点进行丢弃处理，通信系统将在数据包传输时间内未脱离信号覆盖范围的邻居节点中重新选择最靠近目标节点的邻居节点作为下一跳节点。所述直线跳跃策略为：当前节点、路口节点和最靠近目标节点的邻居节点处在同一直线道路上时，当前节点跳过该路口节点直接将数据包传输给最靠近目标节点的邻居节点。所述夹角选择策略为：选取该路口节点信号覆盖范围内的相邻节点与该路口节点及目标节点之间构成的夹角值最小的相邻节点作为下一跳节点进行数据包投递。所述路由恢复策略为：当前节点信号覆盖范围内不存在下一跳节点时，数据包回退到上一个路口节点上，通信系统重新选取该路口节点信号覆盖范围内的相邻节点到该路口节点和当前节点两点形成的直线的距离最大的相邻节点作为下一跳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车载通信路由方法，其特征在于，每次选取节点进行数据包转发时，都会对节点进行移动检测，该路由方法包括如下步骤：步骤1：源节点收到发送数据包指令；步骤2：源节点通过卫星导航系统获取自身、相邻节点和目标节点的地理位置信息；步骤3：通信系统判断当前节点到目标节点的距离是否大于其相邻节点到目标节点的距离；如果大于，则跳转执行步骤4；反之，则跳转执行步骤5；步骤4：判断当前节点的邻居节点内是否存在路口节点；如果存在，则跳转执行步骤4.1，反之，则将数据包发送给最靠近目标节点的邻居节点；步骤4.1：判断最靠近目标节点的邻居节点与当前节点是否在同一直线道路上；如果是，则执行直线跳跃策略；反之，则将数据包发送给路口节点；步骤5：判断当前节点是否为路口节点；如果是，则执行夹角选择策略；反之，则按右手定则投递数据包；步骤6：判断当前节点信号覆盖范围内是否存在下一跳节点；如果存在，则跳转执行步骤7；反之，则执行路由恢复策略；步骤7：判断数据包是否发送到目标节点；如果是，则系统进程结束；反之，则跳转执行步骤3。

【技术特征摘要】
1.一种车载通信路由方法，其特征在于，每次选取节点进行数据包转发时，都会对节点进行移动检测，该路由方法包括如下步骤：步骤1：源节点收到发送数据包指令；步骤2：源节点通过卫星导航系统获取自身、相邻节点和目标节点的地理位置信息；步骤3：通信系统判断当前节点到目标节点的距离是否大于其相邻节点到目标节点的距离；如果大于，则跳转执行步骤4；反之，则跳转执行步骤5；步骤4：判断当前节点的邻居节点内是否存在路口节点；如果存在，则跳转执行步骤4.1，反之，则将数据包发送给最靠近目标节点的邻居节点；步骤4.1：判断最靠近目标节点的邻居节点与当前节点是否在同一直线道路上；如果是，则执行直线跳跃策略；反之，则将数据包发送给路口节点；步骤5：判断当前节点是否为路口节点；如果是，则执行夹角选择策略；反之，则按右手定则投递数据包；步骤6：判断当前节点信号覆盖范围内是否存在下一跳节点；如果存在，则跳转执行步骤7；反之，则执行路由恢复策略；步骤7：判断数据包是否发送到目标节点；如果是，则系统进程结束；反之，则跳转执行步骤3。2.根据权利要求1所述的车载通信...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷志茹，李敏，胡久松，何许梅，陈顺科，舒小华，易吉良，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43