一种车载自组织网络中基于道路拓扑感知路由方法技术

本发明专利技术提出了一种适用于车载自组织网络的路由方法，涉及车载无线网络技术领域，本路由方法分为将路由分为两个阶段，首先源节点产生L个副本，第一个执行副本分发策略，根据当前道路拓扑确定副本传输方向和副本分发个数；第二个阶段选择效用值高的节点携带副本，效用值根据当前车辆的速度、运动方向、距离目的节点的距离组成效用函数计算而来；并提出了邻居节点连接时间预测函数，用于减少网络中频繁发送的hello包。本路由方法提高了数据投递率，减小了时延和开销，增强了数据包转发的稳定性、及时性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种车载自组织网络中基于道路拓扑感知路由方法
本专利技术涉及车载无线网络
，具体是一种车载自组织网络路由方法。
技术介绍
车载自组织网络(VANET)是移动自组织网络(MANET)中的一种。VANET网络因为它独特的应用环境，存在着许多MANET网络所不具备的特征，如快速移动的车辆节点、车辆移动受道路条件以及驾驶者行为影响等。这些特征使得MANET的通信体系结构很难在VANET网络中有让人满意的表现。在MANET网络中使用的网络协议要么在VANET中效率低下，要么根本就不可利用。因此，VANET网络需要设计一套适合自身特征的通信体系结构。车载自组织网络是移动自组织网络的重要应用，但车载自组织网络传输环境恶劣，路由技术一直是其研究的重点和难点。VANET传输环境恶劣，一般的MANET的路由协议在VANET中表现极差。机会路由能够处理网络分裂、时延等无线网络技术难以解决的问题，能满足恶劣条件下的网络通信需要，其主要应用于缺乏通信基础设施、网络环境恶劣以及应对紧急突发事件的场合。将其用于车载网络将会大大提高VANET路由的性能指标。SprayandWait是一种经典的多副本机会路由算法，该算法分为两个阶段。Spray阶段，源节点中的部分数据包被扩散到邻居节点；Wait阶段，若Spray阶段没有发现目标节点，包含数据包的节点以DirectDelivery方式将数据包传送到目标节点。Spray-and-focus算法是根据Sprayandwait算法改进，性能更加优于Sprayandwait算法。该算法在Spray阶段与Sprayandwait路由保持一致。在wait阶段，节点不再等待直到目的节点出现将数据包传给目的节点，而是选择效用值更大的节点来携带数据包以便能很快达到目的地，其中效用值一般用节点的移动性来衡量。SprayandWait与Spray-and-focus都是基于无线自组织网络中的路由算法，在Spray阶段没有考虑到车载自组织网络独特的传输环境(传输形状呈带状、传输环境恶劣)，如果直接将其用于车载自组织网络中会出现时延大、丢包率高等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，对传统的多副本机会路由进行改进，提出一种车载自组织网络中基于道路拓扑感知的路由方法。本专利技术解决上述技术问题的技术方案是：提出一种车载自组织网络中基于道路拓扑感知的路由方法，用于解决提高端到端通信的可靠性，减少机会路由获取链路状态信息的时延和开销。将路由分为两个阶段，首先源节点产生L个副本，第一个阶段spray阶段，即副本分发策略，根据当前道路拓扑确定副本传输方向和副本分发个数；第二个阶段forward阶段，根据当前车辆的速度、运动方向、距离目的节点的距离，确定邻居节点连接时间预测函数，用于减少网络中频繁发送的hello包。本路由协议提高了数据投递率，减小了时延和开销，增强了数据包转发的稳定性、及时性和可靠性。具体包括如下步骤：车载自组织网络中节点通过周期性的hello报文交互建立邻居列表；如果有缓存中数据包等待发送，判断数据包的副本数，如果副本数大于1，根据当前道路拓扑确定副本传输方向和副本分发个数；如果副本数等于1，根据当前车辆的移动性、距离目的节点的距离组成效用函数计算效用值，选择效用值高的节点携带副本；如果没有数据包发送，计算与邻居连接时间t，如果连接时间t＜thello_interval，将该邻居信息冲邻居列表中删除。根据当前道路拓扑确定副本传输方向和副本分发个数具体包括：源节点产生L个副本，当遇到其他节点，判断其他节点的运动方向；源节点传一半副本数的数据包给运动方向不同的节点，如源节点与其他节点的运动方向相同，如其他节点的速度高于源节点，源节点将数据包全部传送给该其他节点；如源节点的速度高于其他节点，源节点自己携带数据包，等待时机转发；直到节点中的副本数只剩一个。根据当前携带副本节点速度、运动方向、目的距离调用公式：计算效用值，其中，R表示节点传输范围，D表示节点到目的节点的距离，Vnb表示邻居节点的速度，Vmy表示节点自己的速度，表示节点周围车辆的平均速度，λ,μ为影响因子的权重调节因子。根据公式计算与邻居节点的连接时间，其中，rmax表示最大通信范围，s表示当前车辆间的距离。v表本源节点的速度，vn表示邻居节点的速度。本专利技术提出了一种适用于车载自组织网络的路由方法，本路由方法分为将路由分为两个阶段，首先源节点产生L个副本，第一个阶段spray阶段，即副本分发策略，根据当前道路拓扑确定副本传输方向和副本分发个数；第二个阶段forward阶段，选择效用值高的节点携带副本，效用值根据当前车辆的速度、运动方向、距离目的节点的距离组成效用函数计算而来；并提出了邻居节点连接时间预测函数，用于减少网络中频繁发送的hello包。本路由方法提高了数据投递率，减小了时延和开销，增强了数据包转发的稳定性、及时性和可靠性附图说明图1为本专利技术处理流程图；图2为hello包间隔内邻居节点切出通信范围；图3为路由在spray阶段消息发送流程图；图4为路由在forward阶段方向效用计算说明图。具体实施方式车载自组织网络是移动自组织网络的重要应用，但车载自组织网络传输环境恶劣，路由技术一直是其研究的重点和难点。机会路由能够处理网络分裂、时延等无线网络技术难以解决的问题，能满足恶劣条件下的网络通信需要，其主要应用于缺乏通信基础设施、网络环境恶劣以及应对紧急突发事件的场合。将其用于车载网络将会大大提VANET路由的性能指标。将路由分为两个阶段，首先源节点产生L个副本，第一个阶段spray阶段，即副本分发策略，根据当前道路拓扑确定副本传输方向和副本分发个数；第二个阶段forward阶段，根据当前车辆的速度、运动方向、距离目的节点的距离组成效用函数计算效用值，选择效用值高的节点携带副本，确定邻居节点连接时间预测函数，用于减少网络中频繁发送的hello包。本路由协议提高了数据投递率，减小了时延和开销，增强了数据包转发的稳定性、及时性和可靠性。具体包括如下步骤：(1)车载自组织网络中节点通过周期性的hello报文交互建立邻居列表。收到邻居广播的hello包，更新邻居列表信息。(2)查看数据包缓存。如果有数据包等待发送，判断数据包的副本数，如果副本数大于1，根据当前道路拓扑确定副本传输方向和副本分发个数；如果副本数等于1，根据当前车辆的速度、运动方向、距离目的节点的距离组成效用函数计算效用值，选择效用值高的节点携带副本。(3)如果没有数据包发送，计算与邻居连接时间t。分为四种情况：邻居节点在本节点的前方且vn＞v与邻居节点在本节点的后方且vn＜v，这两种情况可以用公式计算剩余连接时间；邻居节点在本节点的前方且vn＜v与邻居节点在本节点的后方且vn＞v，则根据公式计算剩余连接时间。如果连接时间t＜thello_interval(thello_interval表示hello包的发送间隔)，表示在邻居会在下次取得联系时已经切出了本节点的范围，将该邻居信息从邻居列表中删除。采用的Spray阶段算法可采用如下步骤：(1)车载自组织网络节点调用邻居列表，如果目的节点在邻居内直接传递一份给目的节点，删除所有副本；如果自己的邻居位置与目的节点距离小于传输范本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车载自组织网络中基于道路拓扑感知的路由方法，其特征在于：车载自组织网络中节点通过周期性的hello报文交互建立邻居列表；如果有缓存中数据包等待发送，判断数据包的副本数，如果副本数大于1，根据当前道路拓扑确定副本传输方向和副本分发个数；如果副本数等于1，根据当前车辆的移动性、距离目的节点的距离组成效用函数计算效用值，选择效用值高的节点携带副本；如果没有数据包发送，计算与邻居连接时间t，如果连接时间t＜thello_interval，将该邻居信息冲邻居列表中删除。

【技术特征摘要】
1.一种车载自组织网络中基于道路拓扑感知的路由方法，其特征在于：车载自组织网络中节点通过周期性的hello报文交互建立邻居列表；如果有缓存中数据包等待发送，判断数据包的副本数，如果副本数大于1，根据当前道路拓扑确定副本传输方向和副本分发个数；如果副本数等于1，根据当前车辆的移动性、距离目的节点的距离组成效用函数计算效用值，选择效用值高的节点携带副本；如果没有数据包发送，计算与邻居连接时间t，如果连接时间t＜thello_interval，将该邻居信息从邻居列表中删除，其中thello_interval表示hello包的发送间隔；当前道路拓扑确定副本传输方向和副本分发个数具体包括：源节点产生L个副本，当遇到其他节点，判断其他节点的运动方向；源节点传一半副本数的数据...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐伦，徐圳，黄琼，陈前斌，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：