專利名稱：車載網(wǎng)絡(luò)中基于方向的貪婪數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種網(wǎng)絡(luò)通信。特別是涉及一種車載自組織網(wǎng)絡(luò)中基于貪婪方向轉(zhuǎn)發(fā)、 可靠的傳輸數(shù)據(jù)包的路由計(jì)算的車載網(wǎng)絡(luò)中基于方向的貪婪數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)代社會中，車輛發(fā)揮著巨大的作用。車輛的使用在給人們的生活帶來便利的同時(shí)， 也帶來一些讓人頭疼的問題，如頻繁發(fā)生的交通事故，交通擁堵等。這些問題直接威脅 著人們的生命，給人們的生活帶來很大的困擾，成為各國政府亟待解決的問題。隨著無 線通信技術(shù)的迅速發(fā)展和汽車電子技術(shù)的不斷進(jìn)歩，很多政府和研究機(jī)構(gòu)都嘗試通過建 立車輛間的通信(Inter-vehicle communication ， IVC)系統(tǒng)來解決這些問題。車輛間 通信的需求和蘊(yùn)含的巨大價(jià)值，推動(dòng)了車載自組織網(wǎng)絡(luò)(Vehicle Ad hoc Network, VANET) 的出現(xiàn)和發(fā)展。
車輛間通信在時(shí)間和地點(diǎn)上具有很大的隨意性，因此VANET網(wǎng)絡(luò)是以ad hoc模式建 立起來的一種車輛間通信系統(tǒng)。具體的說，V緒ET是由裝備了無線通信收發(fā)裝置的車輛組 成的一個(gè)多跳的臨時(shí)性的自組織網(wǎng)絡(luò)。VANET網(wǎng)絡(luò)的目的是為了提高行車的安全性和效 率。VANET具有極高的應(yīng)用前景和研究價(jià)值。
當(dāng)前，對于Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)比較成熟的路由協(xié)議，V認(rèn)ET網(wǎng)路中路由算法的研究主要集 中在兩種類型，第一種是基于拓?fù)涞穆酚蓞f(xié)議；第二種是基于地理位置的路由協(xié)議。第 一種協(xié)議通用的標(biāo)準(zhǔn)大多基于跳數(shù)或延遲的考慮，在源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)間尋找具有最少 跳數(shù)或最小延遲的路由，未考慮到網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)由于快速移動(dòng)，造成的某些節(jié)點(diǎn)離開最 初位置而導(dǎo)致路徑失效的問題。第二種協(xié)議典型代表為貪婪的周邊狀態(tài)路由協(xié)議，該協(xié) 議獨(dú)立地實(shí)時(shí)地決定一個(gè)數(shù)據(jù)分組從源節(jié)點(diǎn)路由到目的節(jié)點(diǎn)的過程中的每一跳。但是在 VANET網(wǎng)絡(luò)中，由于節(jié)點(diǎn)的快速移動(dòng)造成的節(jié)點(diǎn)間鄰居關(guān)系的不穩(wěn)定，使得路由時(shí)使用的 位置信息都是過時(shí)的。即它保證不了信息的準(zhǔn)確性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠及時(shí)的獲得和維護(hù)目的節(jié)點(diǎn)的位置信 息，并且通過很好的結(jié)合方向轉(zhuǎn)發(fā)的思想，使路由算法是滿足VANET網(wǎng)絡(luò)需求的可靠的 基于方向轉(zhuǎn)發(fā)的路由算法，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的可靠傳送的車載網(wǎng)絡(luò)中基于方向的貪婪數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)發(fā)方法。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是 一種車載網(wǎng)絡(luò)中基于方向的貪婪數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法，包括
依次完成下列幾個(gè)組成部分(1) 源節(jié)點(diǎn)發(fā)送目的節(jié)點(diǎn)位置請求信息源節(jié)點(diǎn)以盲目泛洪的廣播方式發(fā)送目的節(jié) 點(diǎn)的位置信息，該消息到達(dá)所請求的目的節(jié)點(diǎn)時(shí)終結(jié)；
(2) 目的節(jié)點(diǎn)響應(yīng)目的節(jié)點(diǎn)位置請求信息由源節(jié)點(diǎn)發(fā)出的目的節(jié)點(diǎn)位置請求信息 到達(dá)所請求的目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，該目的節(jié)點(diǎn)就會啟動(dòng)目的節(jié)點(diǎn)的位置信息更新消息的傳播， 開始周期性的更新各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的目的節(jié)點(diǎn)的位置信息；
(3) 各節(jié)點(diǎn)定期的在自己一跳范圍內(nèi)廣播發(fā)送信標(biāo)消息，消息中包含自己的位置信 息和節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向信息，這些信息由GPS提供，各節(jié)點(diǎn)收到鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信標(biāo)消息后， 根據(jù)其中的節(jié)點(diǎn)位置信息和運(yùn)動(dòng)方向信息建立和更新鄰居表；
(4) 數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)按照一般地理位置路由協(xié)議中的貪婪轉(zhuǎn)發(fā)算法進(jìn)行包的轉(zhuǎn)
發(fā)，如果找不到合適的下一跳，則啟用方向轉(zhuǎn)發(fā)。
所述的部分(1)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送目的節(jié)點(diǎn)位置請求信息，包括以下步驟 (1.1)當(dāng)源節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)分組要發(fā)送時(shí)，如果源節(jié)點(diǎn)還沒有獲取數(shù)據(jù)分組預(yù)計(jì)到達(dá)的 目的節(jié)點(diǎn)的位置信息，源節(jié)點(diǎn)就會向指定的目的節(jié)點(diǎn)發(fā)出一個(gè)目的節(jié)點(diǎn)位置請求；
(1. 2)如果源節(jié)點(diǎn)搜索其目的節(jié)點(diǎn)列表，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在目的節(jié)點(diǎn)的較新位置信息時(shí)， 則不用發(fā)送目的節(jié)點(diǎn)位置請求信息，直接用它現(xiàn)存的目的位置信息判斷。 所述的部分(2)包括以下步驟
(2.1) 當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)收到位置請求消息后，它就會周期性的向其直接鄰居節(jié)點(diǎn)廣播目
的節(jié)點(diǎn)位置更新消息，各鄰居節(jié)點(diǎn)根據(jù)這個(gè)消息通過檢索它的目的節(jié)點(diǎn)列表來創(chuàng)建或更
新相應(yīng)的位置信息記錄；
(2. 2)除了目的節(jié)點(diǎn)之外的各節(jié)點(diǎn)周期性的向它們的直接鄰居節(jié)點(diǎn)廣播目的節(jié)點(diǎn)位 置交互消息，通過該消息各個(gè)節(jié)點(diǎn)相互交流它們保存的關(guān)于某個(gè)目的節(jié)點(diǎn)的位置信息， 使得各個(gè)節(jié)點(diǎn)都能保存一份"相對最新"的關(guān)于該目的節(jié)點(diǎn)的位置信息的記錄；
(2.3) 目的節(jié)點(diǎn)的任何一個(gè)直接鄰居節(jié)點(diǎn)在接收到節(jié)點(diǎn)位置更新消息之后，所 執(zhí)行的動(dòng)作是在它們的目的節(jié)點(diǎn)列表中為指定的目的節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建或更新相應(yīng)的位置 信息記錄；
(2.4) 在一個(gè)節(jié)點(diǎn)收到節(jié)點(diǎn)位置交互消息后，用接收到的節(jié)點(diǎn)位置交互消息中攜帶 的目的節(jié)點(diǎn)的目的節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識符ID，檢索在該節(jié)點(diǎn)上保存的目的節(jié)點(diǎn)列表，尋找相對應(yīng) 的節(jié)點(diǎn)的記錄；然后，比較該detlnfo消息中的時(shí)間戳tsl和剛檢索到的目的節(jié)點(diǎn)記錄 中的時(shí)間戳ts2;如果tsl〉ts2，則說明destlnfo消息中的目的位置信息是相對更新的， 則用destlnfo消息中攜帶的目的位置信息來更新該節(jié)點(diǎn)的目的節(jié)點(diǎn)列表中的相應(yīng)位置信 息，否則不作任何出理。
所述的部分(4)包括以下步驟
(4. 1)當(dāng)節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，從鄰居表中搜索目的節(jié)點(diǎn)是否在自己的一跳范圍內(nèi)， 如果在就直接轉(zhuǎn)發(fā)； '
(4.2) 如果目的節(jié)點(diǎn)不在自己的一跳范圍內(nèi)，則按照一般地理位置中的貪婪轉(zhuǎn)發(fā)策略進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
(4.3)如果貪婪轉(zhuǎn)發(fā)沒有找到合適的下一跳，則啟用方向轉(zhuǎn)發(fā)。遍歷鄰居表，找出 運(yùn)動(dòng)方向離目的節(jié)點(diǎn)方向最近的那個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行包的轉(zhuǎn)發(fā)。
本發(fā)明的車載網(wǎng)絡(luò)中基于方向的貪婪數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法，從各角度考慮由于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)的快速變化帶來的各種問題，提出了貪婪方向轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議，該協(xié)議具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1) 它是一種基于位置的路由算法，采用的轉(zhuǎn)發(fā)策略是"貪婪轉(zhuǎn)發(fā)"，也就是說， 當(dāng)傳輸數(shù)據(jù)分組時(shí)，才實(shí)時(shí)地決定數(shù)據(jù)分組應(yīng)該到達(dá)的下一跳。不需要預(yù)先建立一條完 整的路徑，不需要路由建立和路由維護(hù)的過程。
(2) 該路由算法使用了方向轉(zhuǎn)發(fā)的策略，在貪婪轉(zhuǎn)發(fā)失敗后進(jìn)一歩尋找可利用的下 一跳，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)的可靠性。方向轉(zhuǎn)發(fā)的實(shí)質(zhì)就是一種重試機(jī)制。
(3) 該路由算法使用兩種相互獨(dú)立的消息機(jī)制對目的節(jié)點(diǎn)的位置信息進(jìn)行維護(hù)和更 新。這種更新信息的方式，能夠應(yīng)對可能出現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)分割的情況。即使出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分割， 也可以確保各個(gè)節(jié)點(diǎn)上維護(hù)一份相對最新的目的節(jié)點(diǎn)位置信息。因此，該路由算法從最 大程度上確保了計(jì)算路由時(shí)使用的目的節(jié)點(diǎn)位置信息的準(zhǔn)確性和一致性，提高了數(shù)據(jù)傳 輸?shù)馁|(zhì)量。
本發(fā)明由當(dāng)前車載AdHoc網(wǎng)絡(luò)內(nèi)典型的基于位置的路由協(xié)議發(fā)展而來，在其基礎(chǔ)上 對其路由準(zhǔn)則加以改進(jìn)，引進(jìn)了方向轉(zhuǎn)發(fā)的思想，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)了可靠性和信息的準(zhǔn)確性。 這種與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)路由協(xié)議相結(jié)合的方式，使得本發(fā)明很好的保留了現(xiàn)有成熟路由協(xié)議的 許多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)無需經(jīng)過大范圍的變更就可以被簡易應(yīng)用在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中，效果理想，應(yīng) 用前景看好。


圖1是本發(fā)明基本構(gòu)架原理的示意圖2是本發(fā)明兩種消息機(jī)制應(yīng)用的示意圖3是本發(fā)明使用的請求目的節(jié)點(diǎn)位置的消息格式；
圖4是本發(fā)明使用的更新目的節(jié)點(diǎn)位置的消息格式；
圖5是本發(fā)明使用的交互目的節(jié)點(diǎn)位置的消息格式；
圖6是本發(fā)明使用的方向的概念的示意圖7是本發(fā)明使用的方向的計(jì)算和選擇方法的示例圖8是本發(fā)明實(shí)驗(yàn)階段使用的網(wǎng)絡(luò)示例拓?fù)鋱D。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本發(fā)明的車載網(wǎng)絡(luò)中基于方向的貪婪數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法做出詳 細(xì)說明。
如圖1所示，本發(fā)明的車載網(wǎng)絡(luò)中基于方向的貪婪數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法的基本構(gòu)架原理一車載自組織網(wǎng)絡(luò)貪婪方向轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議研究。節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，根據(jù)收到的目的節(jié)點(diǎn) 定期發(fā)送的目的節(jié)點(diǎn)位置更新消息來更新目的節(jié)點(diǎn)的位置信息，并根據(jù)定期的hello (信 標(biāo))消息建立和更新鄰居表。之后采取貪婪轉(zhuǎn)發(fā)的策略進(jìn)行包的轉(zhuǎn)發(fā)，如果沒有找到合 適的下一跳，則進(jìn)入方向轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制重新尋找下一跳。方向轉(zhuǎn)發(fā)失敗的話則丟棄該數(shù)據(jù)包， 繼續(xù)處理數(shù)據(jù)分組隊(duì)列中其它分組。
如圖2所示，目的節(jié)點(diǎn)和它的一跳鄰居節(jié)點(diǎn)之間用目的節(jié)點(diǎn)位置更新消息q (query 消息)進(jìn)行交互。而在除目的節(jié)點(diǎn)之外的其他節(jié)點(diǎn)間用目的節(jié)點(diǎn)位置交互消息d(destlnfo 消息)進(jìn)行交互來更新目的節(jié)點(diǎn)的位置信息。并且當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)分割的情況時(shí)，其他節(jié)點(diǎn) 間還可以用destlnfo消息來傳播最新的目的節(jié)點(diǎn)的位置信息。位置信息都由車上的GPS 系統(tǒng)得到。這就保證了在網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)都保存了一份相對一致的目的節(jié)點(diǎn)信息。圖中H， I， J節(jié)點(diǎn)是目的節(jié)點(diǎn)D的一跳鄰居節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)K， L， M是節(jié)點(diǎn)A的一跳鄰居節(jié)點(diǎn)。
如果節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送，先用貪婪轉(zhuǎn)發(fā)策略確定下一跳，如果用貪婪轉(zhuǎn)發(fā)策略沒有找 到合適的下一跳，則轉(zhuǎn)入方向轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制重試。
本發(fā)明的車載網(wǎng)絡(luò)中基于方向的貪婪數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法，包括依次完成下列幾個(gè)組成部
分
(1) 源節(jié)點(diǎn)發(fā)送目的節(jié)點(diǎn)位置請求信息消息格式如圖3所示，其中字段id給出 了請求其位置信息的目的節(jié)點(diǎn)的編號。源節(jié)點(diǎn)以盲目泛洪的廣播方式發(fā)送目的節(jié)點(diǎn)的位 置信息，該消息到達(dá)所請求的目的節(jié)點(diǎn)時(shí)終結(jié)；包括以下步驟
(1.1)當(dāng)源節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)分組要發(fā)送時(shí)，如果源節(jié)點(diǎn)還沒有獲取數(shù)據(jù)分組預(yù)計(jì)到達(dá)的 目的節(jié)點(diǎn)的位置信息，源節(jié)點(diǎn)就會向指定的目的節(jié)點(diǎn)發(fā)出一個(gè)目的節(jié)點(diǎn)位置請求；
(1. 2)如果源節(jié)點(diǎn)搜索其目的節(jié)點(diǎn)列表，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在目的節(jié)點(diǎn)的較新位置信息時(shí)， 則不用發(fā)送目的節(jié)點(diǎn)位置請求信息，直接用它現(xiàn)存的目的位置信息判斷。
(2) 目的節(jié)點(diǎn)響應(yīng)目的節(jié)點(diǎn)位置請求信息由源節(jié)點(diǎn)發(fā)出的目的節(jié)點(diǎn)位置請求信息 到達(dá)所請求的目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，該目的節(jié)點(diǎn)就會啟動(dòng)目的節(jié)點(diǎn)的位置信息更新消息(query 消息)的傳播，開始周期性的更新各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的目的節(jié)點(diǎn)的位置信息；包括以下步驟
(2.1) 當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)收到位置請求消息后，它就會周期性的向其直接鄰居節(jié)點(diǎn)廣播目 的節(jié)點(diǎn)位置更新消息(query消息)，消息格式如圖4所示，其中字段x， y中指出了發(fā) 送位置更新消息的目的節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值。各鄰居節(jié)點(diǎn)根據(jù)這個(gè)消息通過檢索它的目的節(jié)點(diǎn) 列表來創(chuàng)建或更新相應(yīng)的位置信息記錄；即，它會給它的直接一跳鄰居廣播一個(gè)目的節(jié) 點(diǎn)位置更新消息(query消息)，然后它的直接鄰居根據(jù)這個(gè)消息建立和更新目的位置信 息列表。
(2.2) 除了目的節(jié)點(diǎn)之外的其他各節(jié)點(diǎn)周期性的向它們的直接鄰居節(jié)點(diǎn)廣播目的節(jié) 點(diǎn)位置交互消息(destlnfo消息)，消息格式如圖5所示，其中字段id指出了交互消息 中的節(jié)點(diǎn)的編號；字段x， y中指出了交互消息中目的節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)值；字段time stamp 指出了交互消息中目的節(jié)點(diǎn)的位置信息對應(yīng)的更新時(shí)間。通過該消息各個(gè)節(jié)點(diǎn)相互交流它們保存的關(guān)于某個(gè)目的節(jié)點(diǎn)的位置信息，使得各個(gè)節(jié)點(diǎn)都能保存一份"相對最新"的 關(guān)于該目的節(jié)點(diǎn)的位置信息的記錄；
(2.3) 目的節(jié)點(diǎn)的任何一個(gè)直接鄰居節(jié)點(diǎn)在接收到節(jié)點(diǎn)位置更新消息(query消 息)之后，所執(zhí)行的動(dòng)作是在它們的目的節(jié)點(diǎn)列表中為指定的目的節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建或更 新相應(yīng)的位置信息記錄；
(2.4) 在一個(gè)節(jié)點(diǎn)收到節(jié)點(diǎn)位置交互消息(destlnfo消息)后，用接收到的節(jié)點(diǎn)位 置交互消息中攜帶的目的節(jié)點(diǎn)的目的節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識符ID，檢索在該節(jié)點(diǎn)上保存的目的節(jié)點(diǎn) 列表，尋找相對應(yīng)的節(jié)點(diǎn)的記錄；然后，比較該detlnfo消息中的時(shí)間戳tsl和剛檢索 到的目的節(jié)點(diǎn)記錄中的時(shí)間戳ts2;如果tsl〉ts2，則說明destlnfo消息中的目的位置 信息是相對更新的，則用destlnfo消息中攜帶的目的位置信息來更新該節(jié)點(diǎn)的目的節(jié)點(diǎn) 列表中的相應(yīng)位置信息，否則不作任何處理。
(3) 各節(jié)點(diǎn)定斯的在自己一跳范圍內(nèi)廣播發(fā)送hello (信標(biāo))消息，消息中包含自 己的位置信息和節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向信息，這些信息由GPS提供，各節(jié)點(diǎn)收到鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送的 hello消息后，根據(jù)其中的節(jié)點(diǎn)位置信息和運(yùn)動(dòng)方向信息建立和更新鄰居表。
(4) 數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)按照一般地理位置路由協(xié)議中的貪婪轉(zhuǎn)發(fā)算法進(jìn)行包的轉(zhuǎn) 發(fā)，如果找不到合適的下一跳，則啟用方向轉(zhuǎn)發(fā)；包括以下歩驟-
(4.1) 當(dāng)節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，先遍歷鄰居表，從鄰居表中搜索目的節(jié)點(diǎn)是否在 自己的一跳范圍內(nèi)，如果在就直接轉(zhuǎn)發(fā)；
(4.2) 如果目的節(jié)點(diǎn)不在自己的一跳范圍內(nèi)，則按照一般地理位置中的貪婪轉(zhuǎn)發(fā)策 略進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
(4.3) 如果貪婪轉(zhuǎn)發(fā)沒有找到合適的下一跳，則啟用方向轉(zhuǎn)發(fā)。遍歷鄰居表，找出 運(yùn)動(dòng)方向離目的節(jié)點(diǎn)方向最近的那個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行包的轉(zhuǎn)發(fā)。g卩，如果貪婪轉(zhuǎn)發(fā)失敗，則用 方向轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制重試。方向轉(zhuǎn)發(fā)的概念如圖6所示，其中A代表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié) 點(diǎn)，D代表目的節(jié)點(diǎn)，A'代表A經(jīng)過很短的一段時(shí)間后移動(dòng)到的位置，a代表AD和AA'間 的夾角。利用余弦定理計(jì)算出轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)跟目的節(jié)點(diǎn)間的夾角余弦值。選擇其 中正值中值最大的那個(gè)節(jié)點(diǎn)。這就確保了數(shù)據(jù)包沿著正確的方向朝目的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)。
方向角的計(jì)算過程如圖7所示，其中A代表轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)，D代表目的 節(jié)點(diǎn)，A'代表A經(jīng)過很短的一段時(shí)間移動(dòng)到的位置。a代表AD和AA'間的夾角。括號中分 別是這幾個(gè)節(jié)點(diǎn)的位置坐標(biāo)信息。利用短時(shí)間內(nèi)鄰居節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)方向，重新判斷它的位 置，然后再用余弦定理計(jì)算出它跟目的節(jié)點(diǎn)的方向夾角。其中用到了轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)，鄰居節(jié) 點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)的位置和運(yùn)動(dòng)方向信息。這些信息是由GPS系統(tǒng)提供的。
本發(fā)明的車載網(wǎng)絡(luò)中基于方向的貪婪數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法，通過使用兩個(gè)獨(dú)立的消息， 對各節(jié)點(diǎn)上保存的目的節(jié)點(diǎn)的位置信息進(jìn)行更新，減少了由于VANET網(wǎng)絡(luò)處于不連通狀 態(tài)造成節(jié)點(diǎn)間通信滯后引起的節(jié)點(diǎn)保存的目的位置信息不準(zhǔn)確的情況?；诜较虻霓D(zhuǎn)發(fā)， 使數(shù)據(jù)能夠按照一定的方向性快速的到達(dá)目的地。貪婪方向轉(zhuǎn)發(fā)路由協(xié)議算法使用這兩個(gè)特性，目的是為了確保路由選擇時(shí)所用的目的節(jié)點(diǎn)位置信息的準(zhǔn)確性，進(jìn)而提高數(shù)據(jù) 傳輸?shù)馁|(zhì)量。該方法作為一種比較理想、可靠性高、實(shí)用性強(qiáng)的技術(shù)方案，能夠及時(shí)的 獲得和維護(hù)目的節(jié)點(diǎn)的位置信息，并且很好的結(jié)合了方向轉(zhuǎn)發(fā)的思想，使得該路由算法 是一種滿足了 VANET網(wǎng)絡(luò)需求的可靠的基于方向轉(zhuǎn)發(fā)的路由算法，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)包的可靠傳送。
下面以圖8的網(wǎng)絡(luò)場景為例，配合之甜描述的機(jī)制，簡要介紹本發(fā)明的工作流程
(1) 車輛節(jié)點(diǎn)以一定的加速度，行駛在最高速度約為50m/s的公路上，公路路段使 用2個(gè)車道。
(2) 使用的業(yè)務(wù)流為CBR業(yè)務(wù)流，發(fā)送的分組的大小(packetSize)為256字節(jié)， 每秒發(fā)送4個(gè)數(shù)據(jù)分組。這里定義的業(yè)務(wù)流對應(yīng)的是車載自組織網(wǎng)絡(luò)中的Internet多媒 體應(yīng)用。
(3) 假設(shè)節(jié)點(diǎn)10向節(jié)點(diǎn)15發(fā)送數(shù)據(jù)包，判斷泛洪廣播目的節(jié)點(diǎn)位置請求消息。由 圖10可知，節(jié)點(diǎn)5和節(jié)點(diǎn)24是節(jié)點(diǎn)10的一跳鄰居，它們定期發(fā)送hello消息，通過GPS 把自己的位置信息告訴源節(jié)點(diǎn)。而目的節(jié)點(diǎn)收到目的節(jié)點(diǎn)位置請求消息后定時(shí)地發(fā)送的 自己的位置消息，其他節(jié)點(diǎn)定時(shí)發(fā)送目的位置交互消息，及時(shí)更新目的節(jié)點(diǎn)的位置信息， 這些位置信息都是通過GPS獲得。用dl、 d2分別代表節(jié)點(diǎn)5和節(jié)點(diǎn)24到目的節(jié)點(diǎn)15的 距離，可知此時(shí)刻，dl<d2。則根據(jù)貪婪轉(zhuǎn)發(fā)策略，數(shù)據(jù)包先轉(zhuǎn)發(fā)給節(jié)點(diǎn)4，在之后的時(shí) 間內(nèi)根據(jù)同樣的判斷，進(jìn)行數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)，最終傳到目的節(jié)點(diǎn)15。
(4) 如果在其中某一跳中未找到合適的下一跳，則用階段(2)提到的方向轉(zhuǎn)發(fā)機(jī) 制重新尋找下一跳。
(5) 車輛作為移動(dòng)節(jié)點(diǎn)不受能量條件的限制，所以無線傳輸?shù)陌l(fā)送功率可以在現(xiàn)實(shí) 可滿足的情況下應(yīng)用較大的功率。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原 則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。.
權(quán)利要求
1. 一種車載網(wǎng)絡(luò)中基于方向的貪婪數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于，包括依次完成下列幾個(gè)組成部分(1)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送目的節(jié)點(diǎn)位置請求信息源節(jié)點(diǎn)以盲目泛洪的廣播方式發(fā)送目的節(jié)點(diǎn)的位置信息，該消息到達(dá)所請求的目的節(jié)點(diǎn)時(shí)終結(jié)；(2)目的節(jié)點(diǎn)響應(yīng)目的節(jié)點(diǎn)位置請求信息由源節(jié)點(diǎn)發(fā)出的目的節(jié)點(diǎn)位置請求信息到達(dá)所請求的目的節(jié)點(diǎn)時(shí)，該目的節(jié)點(diǎn)就會啟動(dòng)目的節(jié)點(diǎn)的位置信息更新消息的傳播，開始周期性的更新各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的目的節(jié)點(diǎn)的位置信息；(3)各節(jié)點(diǎn)定期的在自己一跳范圍內(nèi)廣播發(fā)送信標(biāo)消息，消息中包含自己的位置信息和節(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)方向信息，這些信息由GPS提供，各節(jié)點(diǎn)收到鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信標(biāo)消息后，根據(jù)其中的節(jié)點(diǎn)位置信息和運(yùn)動(dòng)方向信息建立和更新鄰居表；(4)數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)按照一般地理位置路由協(xié)議中的貪婪轉(zhuǎn)發(fā)算法進(jìn)行包的轉(zhuǎn)發(fā)，如果找不到合適的下一跳，則啟用方向轉(zhuǎn)發(fā)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的車載網(wǎng)絡(luò)中基于方向的貪婪數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于， 所述的部分(1)源節(jié)點(diǎn)發(fā)送目的節(jié)點(diǎn)位置請求信息，包括以下歩驟(1.1) 當(dāng)源節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)分組要發(fā)送時(shí)，如果源節(jié)點(diǎn)還沒有獲取數(shù)據(jù)分組預(yù)計(jì)到達(dá)的 目的節(jié)點(diǎn)的位置信息，源節(jié)點(diǎn)就會向指定的目的節(jié)點(diǎn)發(fā)出一個(gè)目的節(jié)點(diǎn)位置請求；(1.2) 如果源節(jié)點(diǎn)搜索其目的節(jié)點(diǎn)列表，發(fā)現(xiàn)已經(jīng)存在目的節(jié)點(diǎn)的較新位置信息時(shí)， 則不用發(fā)送目的節(jié)點(diǎn)位置請求信息，直接用它現(xiàn)存的目的位置信息判斷。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的車載網(wǎng)絡(luò)中基于方向的貪婪數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于， 所述的部分(2)包括以下步驟(2.1) 當(dāng)目的節(jié)點(diǎn)收到位置請求消息后，它就會周期性的向其直接鄰居節(jié)點(diǎn)廣播目 的節(jié)點(diǎn)位置更新消息，各鄰居節(jié)點(diǎn)根據(jù)這個(gè)消息通過檢索它的目的節(jié)點(diǎn)列表來創(chuàng)建或更 新相應(yīng)的位置信息記錄；(2.2) 除了目的節(jié)點(diǎn)之外的各節(jié)點(diǎn)周期性的向它們的直接鄰居節(jié)點(diǎn)廣播目的節(jié)點(diǎn)位 置交互消息，通過該消息各個(gè)節(jié)點(diǎn)相互交流它們保存的關(guān)于某個(gè)目的節(jié)點(diǎn)的位置信息， 使得各個(gè)節(jié)點(diǎn)都能保存一份"相對最新"的關(guān)于該目的節(jié)點(diǎn)的位置信息的記錄；(2.3) 目的節(jié)點(diǎn)的任何一個(gè)直接鄰居節(jié)點(diǎn)在接收到節(jié)點(diǎn)位置更新消息之后，所 執(zhí)行的動(dòng)作是在它們的目的節(jié)點(diǎn)列表中為指定的目的節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建或更新相應(yīng)的位置 信息記錄；(2.4) 在一個(gè)節(jié)點(diǎn)收到節(jié)點(diǎn)位置交互消息后，用接收到的節(jié)點(diǎn)位置交互消息中攜帶 的目的節(jié)點(diǎn)的目的節(jié)點(diǎn)的標(biāo)識符ID，檢索在該節(jié)點(diǎn)上保存的目的節(jié)點(diǎn)列表，尋找相對應(yīng) 的節(jié)點(diǎn)的記錄；然后，比較該detlnfo消息中的時(shí)間戳tsl和剛檢索到的目的節(jié)點(diǎn)記錄 中的時(shí)間戳ts2;如果tsl>ts2，則說明destlnfo消息中的目的位置信息是相對更新的， 則用destlnfo消息中攜帶的目的位置信息來更新該節(jié)點(diǎn)的目的節(jié)點(diǎn)列表中的相應(yīng)位置信息，否則不作任何出理。
4.根據(jù)權(quán)利要求l所述的車載網(wǎng)絡(luò)中基于方向的貪婪數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法，其特征在于， 所述的部分(4)包括以下步驟-(4. l)當(dāng)節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)，從鄰居表中搜索目的節(jié)點(diǎn)是否在自己的一跳范圍內(nèi)， 如果在就直接轉(zhuǎn)發(fā)；(4.2) 如果目的節(jié)點(diǎn)不在自己的一跳范圍內(nèi)，則按照一般地理位置中的貪婪轉(zhuǎn)發(fā)策 略進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。(4.3) 如果貪婪轉(zhuǎn)發(fā)沒有找到合適的下一跳，則啟用方向轉(zhuǎn)發(fā)。遍歷鄰居表，找出 運(yùn)動(dòng)方向離目的節(jié)點(diǎn)方向最近的那個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行包的轉(zhuǎn)發(fā)。
全文摘要
一種車載網(wǎng)絡(luò)中基于方向的貪婪數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)方法，有源節(jié)點(diǎn)發(fā)送目的節(jié)點(diǎn)位置請求信息源節(jié)點(diǎn)以盲目泛洪的廣播方式發(fā)送目的節(jié)點(diǎn)的位置信息；目的節(jié)點(diǎn)響應(yīng)目的節(jié)點(diǎn)位置請求信息，開始周期性的更新各個(gè)節(jié)點(diǎn)上的目的節(jié)點(diǎn)的位置信息；各節(jié)點(diǎn)定期的在自己一跳范圍內(nèi)廣播發(fā)送信標(biāo)消息，這些信息由GPS提供，各節(jié)點(diǎn)收到鄰居節(jié)點(diǎn)發(fā)送的信標(biāo)消息后，根據(jù)其中的節(jié)點(diǎn)位置信息和運(yùn)動(dòng)方向信息建立和更新鄰居表；數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)按照一般地理位置路由協(xié)議中的貪婪轉(zhuǎn)發(fā)算法進(jìn)行包的轉(zhuǎn)發(fā)，如果找不到合適的下一跳，則啟用方向轉(zhuǎn)發(fā)。本發(fā)明的這種與傳統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)路由協(xié)議相結(jié)合的方式，即保留了現(xiàn)有成熟路由協(xié)議的許多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)無需經(jīng)過大范圍的變更就可以被簡易應(yīng)用在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中。
文檔編號H04L29/08GK101431468SQ20081015376
公開日2009年5月13日 申請日期2008年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月5日
發(fā)明者張賽男, 羅詠梅, 金志剛, 閆寧霄 申請人:天津大學(xué)