[发明专利]一种基于车流量密度的VANET稀疏连通问题解决方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，涉及一种基于车流量密度的VANET稀疏连通问题解决方法，在高速公路环境中使车辆迅速脱离稀疏连通区域，提高整个网络的效率。

背景技术

随着经济实力与科技水平的迅速发展，车辆数目的增加会引发交通堵塞、停车困难、事故频发等一系列社会问题，车辆自组织网络VANET(Vehicular Ad-hoc Network)正是为了解决车辆无线通信问题而提出的。

随着电子技术的飞速发展与GPS定位系统的普及，将GPS应用于VANET路由协议已经成为研究热点。这种方法主要利用GPS或其他定位设备获得该节点的地理位置信息，并基于地理位置，建立自己的转发策略，不需要获取并更新整个网络的拓扑信息，极大的减少了拓扑算法中产生的路由开销。

VANET中一个难题是稀疏连通问题，当车辆行驶到车流量密度较小的区域时，随着周围车辆的减少，寻找合适的下一跳节点变得十分困难，本发明针对这一问题，基于车流量密度给出了一个解决方法。

发明内容

本发明解决了VANET中的稀疏连通问题，通过车辆周围邻居节点的个数确定车流量密度，并以此来选择不同的贪婪转发策略进行数据转发，使得位于稀疏连通区域的车辆尽快脱离该区域，提高整个数据传递过程中的传递效率。

为实现上述目的，如图1所示，本发明的技术方案包含如下步骤：

(1)邻居列表的维护：当车辆在道路中行进时，周期性的广播Hello数据包；车辆收到邻居节点发来的Hello数据包，则认为该节点为邻居节点；如果该节点已经在邻居列表中，则更新该条目的数据；否则，新建一个条目，将该邻居节点的信息插入。其中，Hello数据包的数据字段包括车辆位置信息、车辆行进方向和车辆瞬时速度；车辆位置信息通过统一的位置服务来获得，车辆行进方向与车辆瞬时速度通过车载传感器获得。

(2)车流量密度计算：将车辆邻居列表中节点的数目作为车流量密度的评定标准，判断车辆当前是否处于稀疏连通状态。邻居节点数目的阈值根据该街道正常交通状况而确定。

(3)数据转发：当车辆收到邻居发送的数据包后，解封装查看数据包的目的节点的信息，如果该节点位于邻居列表中，则直接进行数据转发；如果该节点不在邻居列表中，则根据车流量密度分情况处理：如果车流量密度小，车流量提前设定，则选择邻居列表中距离目的节点最近的作为下一跳进行数据转发，节点的位置信息通过统一的位置服务来获得，根据两个节点的位置信息可以计算出两个节点的欧氏距离；如果车流量密度大，则选择邻居列表中向目的节点方向移动最快的作为下一跳进行数据转发。根据目标节点位置，某一邻居节点当前位置，行进方向与瞬时速度可以计算出车辆的速度在目标节点方向上的矢量值，作为稀疏连通状态时，节点选择下一跳节点的依据。

本发明的基于车流量密度的VANET稀疏连通问题解决方法，在车流量密度较小的情况下比传统的GPSR协议丢包率更少，传达率更高。

附图说明

图1为本发明的路由选择流程图。

图2为贪婪转发算法示意图。

图3为局部最优情况示意图。

图4为CAD值计算方法示意图。

图5车流量对传达率影响的仿真结果。

图6车流量对转发率影响的仿真结果。

具体实施方式

针对VANET在稀疏连通状态时表现不佳的问题，考虑了车流量密度与车辆的移动性等因素，我们提出了一种基于车流量密度的VANET稀疏连通问题解决方案。采用车流量密度分层的方法，当车流量密度较大时，车辆移动性对数据传输影响较小，采用贪婪转发的策略，让数据主要通过路由转发的方式进行传递；当车流量密度较小时，会陷入稀疏连通区域，车辆移动性对数据传输影响较大，这里我们采用基于移动向量的策略，通过车辆的运动方向与速度大小进行预测，选择朝向目标节点趋势最大的节点，尽可能的让该节点携带数据离开稀疏联通状态区域。

邻居节点的维护：每个节点的邻居列表如表1所示。采用周期性的广播Hello消息来维护邻居列表，Hello消息中包含节点的ID，位置信息，速度与方向。设定系统周期为B，则两次Hello消息之间的发送间隔在[0.5B，1.5B]之间随机选取，以降低节点周围有多个邻居节点时产生冲突的概率。

当节点收到邻居节点的Hello信息，若邻居列表中没有该节点，则新建一个条目，否则将该邻居的信息更新。在T＝4.5B时间内，若节点没有收到一个邻居节点的任何信号，则认为该节点已失效或不在自己的通信范围内，将该节点从邻居列表中删除。