[发明专利]车载Ad hoc网络下基于位置信息的混合路由协议

说明书

技术领域

本发明涉及车载网络技术领域，特别涉及车载Ad hoc网络下基于位置信息的混合路由协议。 

背景技术

近几年，车载Ad hoc（点对点）网络受到越来越多的关注，特别是智能交通系统（ITS）。但是，在车载网络中，寻找到有效的路由来传输数据仍然是很大的挑战，例如车辆密度会随着时间的推移而改变；车辆的多少（成百或者成千的车辆）；由于高速运动或者城市环境中自然障碍物的干扰所导致的信道衰落等等问题。最近，针对车辆Ad hoc网络的环境有很多新的研究，包括了实际场景下的流动性和传播模型^[1]～[3]。这些研究主要是针对这些路由协议应用到车载Ad hoc网络中所面临的关键性问题。 

人们普遍认为基于地理（或者位置）的路由协议是解决伸缩性问题的关键。产生这种观念的主要原因是因为基于位置的路由不需要交换链路信息，不需要建立和维护任何路由表，这种运行方式会大大减少路由开销。所以大部分人都认为，基于位置的路由协议更加适合在高速变化的情景下使用，性能更佳。 

在车载Ad hoc网络中，目标车辆和所有一跳邻车辆的距离是该类路由协议选择下一跳车辆来转发数据分组的判断依据。目的节点的位置存储在源节点发送的数据包的消息头中。而邻居节点的位置是通过信标消息的定期发送来获得的。基于位置的路由假设所有的车辆都安装了全球定位系统（GPS），从而都知道自己的位置。基于位置的路由也假设发送车辆知道目的车辆的位置信息。这些假设需要一个高效的位置服务管理系统，这个系统可以跟踪到车辆在网络中的位置^[4]。因此，基于位置的路由协议会存在几个问题：使得该类路由协议不能得到实际应用的最大阻碍--位置错误。位置错误会严重降低基于位置的路由协议的性能，对基于位置的路由协议而言，如何获取到准确的位置信息是最大的问题。此外，在寻找不到邻居节点的场景下（空洞问题）如何进行数据转发，基于位置的路由协议还不能解决这个问题。在这种场景下，就需要一个备份程序来克服这个问题。不幸的是，当前的备份程序中，数据包经常需要经历很长的路径才能到达目的车辆或者陷入循环从而被丢弃。 

在车载Ad hoc网络中，还没有哪一种路由协议可以适用于所有的场景，在这种现状下，把几种路由协议结合到一起将会更有效果。设计这样一个协议的关键问题在于如何充分利用可以得到的位置信息，以减少路由开销。本发明设计新的协议的目的是提出新的路由策略来实现位置信息的空间作用。设计协议的主要目的不是为了取代当前的基于拓扑的路由协议，而是为了增强AODV路由协议的性能，使得该协议中的所有节点和基于位置的路由协议一样，也充分使用位置信息。很显然，ITS的路由协议将随着混合协议这条路线发展下去。 

现有技术是基于GPS接收设备的车载可靠路由协议V-SARP，对AODV路由协议以洪泛广播的方式进行路由发现这一缺点进行了改进，但是改进的过程中没有充分利用获取到的邻居节点的位置、速度和相对方位信息，并且改进之后的最佳路由选择过程会带来过高的时延。 

V-SARP路由协议将基于拓扑和基于位置信息的路由协议有机结合到了一起。利用得到邻居车辆的位置信息减少了RREQ分组转发的次数，同时改善了最佳路径的选择过程。V-SARP路由协议中RREQ分组转发范围改进的过程中，只考虑的了距离的因素，并没有考虑实际车辆与源车辆之间的位置关系，会导致如图1所示的问题。V-SARP路由协议的优选半径R是根据车辆的广播范围来确定的，并没有考虑实际场景中，邻居车辆与当前车辆的具体位置信息，所以会出现当车辆1只有两个邻居车辆2和3，且都远离车 辆1的场景下，V-SARP路由协议将面临着没有下一跳节点可以选择的尴尬境地。并且V-SARP路由协议也没有考虑下一跳节点与当前车辆之间的相对速度，当二者方向相反的时候，该节点应该被默认为是边缘节点，而不进行路由请求分组的转发。本发明能更好的解决上述问题。 

发明内容

本发明目的在于充分利用获取到的位置信息，对优选节点的判断条件和路由发现过程进行了改进，提出了一种车载Ad hoc网络下基于位置信息的混合路由协议。本发明的过程降低了由广播RREQ所引起的网络洪泛，并保证建立的反向路由的寿命较长。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明提出了一种车载Ad hoc网络下基于位置信息的混合路由协议（E-SARP），本发明通过判断节点可靠性可路由质量，过滤具有不可靠因素的中间节点。 

方法流程： 

本发明提出一种车载Ad hoc网络下基于位置信息的混合路由协议，其包括如下：