[发明专利]车辆自组网中基于位置预测的连通度感知路由方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及一种车辆自组网(VANETs)中基于位置预测的连通度感知路由方法。本发明可以在保证路径连通度的前提下，通过对数据包转发时延的估计，选择时延最小的路径，并在所选路径上按照基于位置预测的贪婪算法转发数据包，有效提升车辆自组织网络的性能。

背景技术

车辆自组网(VANETs)是一种在交通领域支持动态、随机、多跳拓扑结构应用的特殊区域性网络，是移动Ad Hoc技术在交通领域的新应用。车辆自组网的应用一般包括安全性应用和信息服务类应用。前者可以减少交通事故，改善交通安全；后者通过向道路上的车辆提供多种信息服务来提高交通行驶效率，满足乘客的舒适性和娱乐性要求，同时带来大量商机。因此，对车辆自组网开展研究和应用已经逐渐成为一个研究热点。在车辆自组网中，一般将车辆视为节点，由于车辆自组网中的车辆基本上都处于运动状态且移动速度较快，如果不考虑车辆的运动速度和方向会造成邻居节点信息的不准确，进而失去一些很好的数据包转发节点，甚至造成数据转发失败。再者，在城市环境中，由于车流量大、车辆行驶受交通灯和道路的限制、无线信号易受街道上的障碍物阻挡等众多原因，使得车辆自组网中的路由变得更加复杂。如何结合车辆自组网的特点，找到一种适用于城市环境的路由方法是一个亟待解决的技术问题。

北京邮电大学的专利申请“用于车载Ad hoc网络中的数据包贪婪转发的方法”(公开号CN101369982，申请号CN200810224402.4)公开了一种适应于城市环境的车载Ad hoc网络中数据包贪婪转发的方法。该方法先将城市的道路环境建模为具有权重值的无向图，再对数据包转发路径中的交叉路口进行动态选择和更新，然后根据预测的车辆节点的位置，基于贪婪转发策略对数据包进行转发。该方法存在的不足之处是，首先，在选择交叉路口的时候，只考虑了道路上车辆数目这个因素对数据包转发的影响，而没有考虑车辆分布不均引起的数据包转发时延对信息传输的影响，造成数据转发过程中链路中断从而导致数据包转发失败。其次，在交叉路口处，数据包被转发至距离交叉路口最近的节点作为下一跳，没有考虑邻居节点位置与数据包转发方向的关系，导致将数据包转发至无用的路口节点，增加了路由跳数和网络时延。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出一种车辆自组网中基于位置预测的连通度感知路由方法。本发明依据城市环境下车辆自组网中路径连通概率的预知性，充分考虑城市环境下转发时延对数据包转发的影响，采用基于位置预测的方法，在保证路径连通性能的条件下，减小数据转发时延，降低路由开销，达到更好的转发性能。

本发明实现上述目的的具体思路是：首先采用区域泛洪的方法，找到到达目的节点的路径所要经过的交叉路口序列；然后根据所选路径上的车辆数目，计算路径的连通概率，在连通概率满足一定的条件下，综合考虑路径上数据包的转发时延，选择连通概率较大且时延最小的路径作为最优路径；最后在选定的最优路径上，按照基于位置预测的贪婪转发算法转发数据包。

本发明实现上述目的的具体步骤如下：

(1)发起路由请求：

1a)车辆自组网中的所有节点从自身配备的GPS接收机中获取自身的节点信息；

2a)车辆自组网中的所有节点周期性与邻居节点进行节点信息交换，节点信息交换后，每个节点都能获取其邻居节点的节点信息；

3a)源节点根据所获取的节点信息，发起路由请求，搜寻到达目的节点的路径。

(2)查询邻居节点中是否有目的节点：

源节点对获取的邻居节点信息进行查询，若邻居节点中有目的节点，执行步骤(12)；否则，执行步骤(3)。

(3)计算路径的连通概率：

3a)源节点从GPS接收机获取源目的节点位置和交叉路口位置，根据源目的节点所处路段上相距最远的两个交叉路口的坐标，确定路由请求区域，对位于请求域内的交叉路口进行泛洪，找到到达目的节点的路径所要经过的交叉路口序列；

3b)采用动态密度采集法，获取各路段上的车辆数目，计算到达目的节点的路径的连通概率。

(4)计算数据包的转发时延：

将到达目的节点的路径中包含的所有路段的数据包转发时延相加，得到路径的数据包转发时延。

(5)判断连通概率的差值是否大于预设阈值：

判断连通概率中的最大的路径与其它路径连通概率的差值是否大于预设阈值，如果连通概率的差值大于预设阈值，则选择连通概率最大的路径；否则，考虑路径转发时延，在连通概率差值小于预设阈值的路径中，选择数据包转发时延最小的路径。