一種基于路口輔助的自適應分區(qū)路由方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及無線網(wǎng)絡領域，尤其是一種基于路口輔助的自適應分區(qū)路由方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 車載自組織網(wǎng)絡（VANETs，VehicularAd-hocNetworks)是無線分布式結(jié)構(gòu)、多 跳、不斷變化的戶外通信網(wǎng)絡，其基本思想是：在一定的通信范圍內(nèi)，車輛之間能夠相互交 換彼此的車速、位置等信息以及車載傳感器感知的數(shù)據(jù)，自動的建立起一個自組織的移動 網(wǎng)絡。節(jié)點的單跳通信范圍只有幾百米到一千米，每一個節(jié)點（車輛）不僅是一個收發(fā)器， 同時還是一個路由器，因此采用多跳的方式把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給更遠的車輛。由于VANETs極其特 殊的移動自組織性質(zhì)，具有以下顯著特點：
[0003] (1)節(jié)點高速移動變化。由于節(jié)點（車輛）高速移動，導致網(wǎng)絡的拓撲頻繁的變 化，使得在網(wǎng)絡拓撲上建立的路由壽命短；
[0004] (2)節(jié)點間通信的不穩(wěn)定性。受節(jié)點的高速移動和實際場景環(huán)境的影響，通信的鏈 路建立往往具有臨時性；
[0005] (3)網(wǎng)絡中路段之間節(jié)點的疏密情況不一。在實際場景中，城市環(huán)境下路段上的節(jié) 點密度較大，而郊外路段上的節(jié)點則較稀疏；
[0006] (4)節(jié)點的移動受道路的限制，只能在道路上移動。
[0007] (5)節(jié)點（車輛）裝載有GPS設備，結(jié)合電子地圖，使得路由策略的實現(xiàn)更為方便。
[0008] 因此，由于VANETs其獨特的性質(zhì)：拓撲頻繁變化，節(jié)點高動態(tài)移動，鏈路維持時間 很短等，決定了傳統(tǒng)的MANET協(xié)議是不適合應用在車載自組織網(wǎng)絡中的，特別是在郊區(qū)，節(jié) 點密度低，稀疏的情況下，傳統(tǒng)的MANET協(xié)議的性能表現(xiàn)更加的不堪。
[0009]目前，在車載自組網(wǎng)中使用的路由協(xié)議大致可以分為3類：基于拓撲的路由（TBR， topology-basedrouting)協(xié)議；基于位置的路由（PBR，position-basedrouting，）協(xié)議； 基于地圖的路由（MBR，map-basedrouting)協(xié)議。而這些單一的路由協(xié)議算法，并不能很 好的適應實際的交通場景，也不能根據(jù)交通情況實時的改變數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)策略。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的是：提供一種基于路口輔助的高數(shù)據(jù)包投 遞率、低延時的自適應分區(qū)路由方法。
[0011] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于路口輔助的自適應分區(qū)路由方法，包括以 下步驟：
[0012]A、判斷當前節(jié)點位置是否為路口并建立路口列表，所述路口列表用于存儲節(jié)點移 動過程中所經(jīng)過的路口信息；
[0013]B、移動中的節(jié)點根據(jù)鄰居節(jié)點移動的方向信息，生成鄰居列表并將其分為同向鄰 居列表和反向鄰居列表，并計算路口列表中，路口之間的同向鄰居節(jié)點和反向鄰居節(jié)點個 數(shù)；
[0014] C、轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點根據(jù)主節(jié)點和鄰居節(jié)點的方向信息計算鄰居節(jié)點是否處于路段；若 是，則執(zhí)行步驟E的路段轉(zhuǎn)發(fā)；若否，則執(zhí)行步驟D的路口轉(zhuǎn)發(fā)；
[0015] D、采用動態(tài)自適應分區(qū)模型選擇最優(yōu)路徑，然后從鄰居列表中選擇與所選的路口 方向移動一致且距離目標路口最近的節(jié)點作為下一跳節(jié)點，然后執(zhí)行步驟E的路段轉(zhuǎn)發(fā)；
[0016] E、采用路段轉(zhuǎn)發(fā)，直到數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至交叉路口，然后執(zhí)行步驟D。
[0017] 進一步，所述步驟A中的路口列表中保存當前路口、一級路口和二級路口的數(shù)據(jù)。
[0018] 進一步，所述步驟A和步驟C中，轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點根據(jù)主節(jié)點和鄰居節(jié)點的方向信息分別 計算節(jié)點的方向標識值，并根據(jù)主節(jié)點和鄰居節(jié)點的方向標識值差值得出鄰居節(jié)點的位置 處于路段或者路口。
[0019] 進一步，所述步驟D具體為：采用動態(tài)自適應分區(qū)模型以主節(jié)點為原點，主節(jié)點到 目的節(jié)點的向量為x軸，建立一個新的相對坐標軸以及有向加權(quán)圖，以當前路口為圓心，當 前路口到最遠的二級路口距離為半徑自適應的動態(tài)畫圓，并將此圓形區(qū)域劃分為三個不同 的優(yōu)先級區(qū)域，動態(tài)的計算從當前路口到所選優(yōu)先級區(qū)域內(nèi)路口的最優(yōu)路徑，從鄰居列表 中選擇與所選的路口方向移動一致且距離目標路口最近的節(jié)點作為下一跳節(jié)點，然后執(zhí)行 步驟E的路段轉(zhuǎn)發(fā)。
[0020] 進一步，所述步驟E中執(zhí)行路段轉(zhuǎn)發(fā)時，同時計算同向局部最優(yōu)和反向局部最優(yōu) 情況。
[0021] 進一步，所述的同向局部最優(yōu)情況為同向鄰居列表中鄰居節(jié)點距離目標路口最小 的距離大于自身到目標路口的距離的情況。
[0022] 進一步，所述的反向局部最優(yōu)情況為反向鄰居列表中鄰居節(jié)點距離目標路口最小 的距離大于自身到目標路口的距離的情況。
[0023] 進一步，所述步驟D中，若采用動態(tài)自適應分區(qū)模型未得到下一跳節(jié)點，則當前節(jié) 點不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，并由當前節(jié)點帶著數(shù)據(jù)到新的路段上，然后執(zhí)行步驟E的路段轉(zhuǎn)發(fā)。
[0024] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過自適應動態(tài)的分區(qū)模型，更好的適應快速變化 的VANETs網(wǎng)絡，利用不變的路口信息，改進路口轉(zhuǎn)發(fā)方法，選擇一條延時小、密度高的路徑 提高了數(shù)據(jù)包的到達率；并根據(jù)鄰居節(jié)點移動的方向信息，將鄰居列表分為同向鄰居列表 和反向鄰居列表，且同向鄰居節(jié)點的優(yōu)先級高于反向鄰居節(jié)點，保證了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)沿著最優(yōu) 路徑的方向轉(zhuǎn)發(fā)，降低了時延。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發(fā)明自適應分區(qū)路由方法的步驟流程圖；
[0026] 圖2為本發(fā)明方法中節(jié)點移動方向標識示意圖；
[0027] 圖3為本發(fā)明分區(qū)模型示意圖；
[0028] 圖4為圖3的坐標軸重建示意圖；
[0029] 圖5為本發(fā)明三種局部最優(yōu)情況示意圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明：
[0031] 參照圖1，一種基于路口輔助的自適應分區(qū)路由方法，包括以下步驟：
[0032] A、判斷當前節(jié)點位置是否為路口并建立路口列表，所述路口列表用于存儲節(jié)點移 動過程中所經(jīng)過的路口信息；
[0033] 當前節(jié)點每到達一個路口都需要重新計算一次；
[0034] B、移動中的節(jié)點根據(jù)鄰居節(jié)點移動的方向信息，生成鄰居列表并將其分為同向鄰 居列表和反向鄰居列表，并計算路口列表中，路口之間的同向鄰居節(jié)點和反向鄰居節(jié)點個 數(shù)；
[0035] C、轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點根據(jù)主節(jié)點和鄰居節(jié)點的方向信息計算鄰居節(jié)點是否處于路段；若 是，則執(zhí)行步驟E的路段轉(zhuǎn)發(fā)；若否，則執(zhí)行步驟D的路口轉(zhuǎn)發(fā)；
[0036]D、采用動態(tài)自適應分區(qū)模型選擇最優(yōu)路徑，然后從鄰居列表中選擇與所選的路口 方向移動一致且距離目標路口最近的節(jié)點作為下一跳節(jié)點，然后執(zhí)行步驟E的路段轉(zhuǎn)發(fā)；[0037] E、采用路段轉(zhuǎn)發(fā)，直到數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至交叉路口，然后執(zhí)行步驟D。
[0038] 進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟A中的路口列表中保存當前路口、一級路 口和二級路口的數(shù)據(jù)。
[0039] 進一步作為優(yōu)選的實施方式，所述步驟A和步驟C中，轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點根據(jù)主節(jié)點和鄰居 節(jié)點的方向信息分別計算節(jié)點的方向標識值，并根據(jù)主節(jié)點和鄰居節(jié)點的方向標識值差值 得出鄰居節(jié)點的位置處于路段或者路口。
[0040] 參照圖2,說明具體判斷方法：節(jié)點的移動方向的夾角為0i，具體如下：
【主權(quán)項】
1. 一種基于路口輔助的自適應分區(qū)路由方法，其特征在于：包括以下步驟： A、 判斷當前節(jié)點位置是否為路口并建立路口列表，所述路口列表用于存儲節(jié)點移動過 程中所經(jīng)過的路口信息； B、 移動中的節(jié)點根據(jù)鄰居節(jié)點移動的方向信息，生成鄰居列表并將其分為同向鄰居列 表和反向鄰居列表，并計算路口列表中，路口之間的同向鄰居節(jié)點和反向鄰居節(jié)點個數(shù)； C、 轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點根據(jù)主節(jié)點和鄰居節(jié)點的方向信息計算鄰居節(jié)點是否處于路段；若是，則 執(zhí)行步驟E的路段轉(zhuǎn)發(fā)；若否，則執(zhí)行步驟D的路口轉(zhuǎn)發(fā)； D、 采用動態(tài)自適應分區(qū)模型選擇最優(yōu)路徑，然后從鄰居列表中選擇與所選的路口方向 移動一致且距離目標路口最近的節(jié)點作為下一跳節(jié)點，然后執(zhí)行步驟E的路段轉(zhuǎn)發(fā)； E、 采用路段轉(zhuǎn)發(fā)，直到數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至交叉路口，然后執(zhí)行步驟D。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于路口輔助的自適應分區(qū)路由方法，其特征在于：所 述步驟A中的路口列表中保存當前路口、一級路口和二級路口的數(shù)據(jù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于路口輔助的自適應分區(qū)路由方法，其特征在于：所 述步驟A和步驟C中，轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點根據(jù)主節(jié)點和鄰居節(jié)點的方向信息分別計算節(jié)點的方向標 識值，并根據(jù)主節(jié)點和鄰居節(jié)點的方向標識值差值得出鄰居節(jié)點的位置處于路段或者路 □。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于路口輔助的自適應分區(qū)路由方法，其特征在于：所 述步驟D具體為：采用動態(tài)自適應分區(qū)模型以主節(jié)點為原點，主節(jié)點到目的節(jié)點的向量為 x軸，建立一個新的相對坐標軸以及有向加權(quán)圖幻,以當前路口為圓心，當前路口到最 遠的二級路口距離為半徑自適應的動態(tài)畫圓，并將此圓形區(qū)域劃分為三個不同的優(yōu)先級區(qū) 域，動態(tài)的計算從當前路口到所選優(yōu)先級區(qū)域內(nèi)路口的最優(yōu)路徑，從鄰居列表中選擇與所 選的路口方向移動一致且距離目標路口最近的節(jié)點作為下一跳節(jié)點，然后執(zhí)行步驟E的路 段轉(zhuǎn)發(fā)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于路口輔助的自適應分區(qū)路由方法，其特征在于：所 述步驟E中執(zhí)行路段轉(zhuǎn)發(fā)時，同時計算同向局部最優(yōu)和反向局部最優(yōu)情況。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于路口輔助的自適應分區(qū)路由方法，其特征在于：所 述的同向局部最優(yōu)情況為同向鄰居列表中鄰居節(jié)點距離目標路口最小的距離大于自身到 目標路口的距離的情況。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于路口輔助的自適應分區(qū)路由方法，其特征在于：所 述的反向局部最優(yōu)情況為反向鄰居列表中鄰居節(jié)點距離目標路口最小的距離大于自身到 目標路口的距離的情況。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于路口輔助的自適應分區(qū)路由方法，其特征在于：所 述步驟D中，若采用動態(tài)自適應分區(qū)模型未得到下一跳節(jié)點，則當前節(jié)點不轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，并 由當前節(jié)點帶著數(shù)據(jù)到新的路段上，然后執(zhí)行步驟E的路段轉(zhuǎn)發(fā)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于路口輔助的自適應分區(qū)路由方法，本發(fā)明通過自適應動態(tài)的分區(qū)模型，更好的適應快速變化的VANETs網(wǎng)絡，利用不變的路口信息，改進路口轉(zhuǎn)發(fā)方法，選擇一條延時小、密度高的路徑提高了數(shù)據(jù)包的到達率；并根據(jù)鄰居節(jié)點移動的方向信息，將鄰居列表分為同向鄰居列表和反向鄰居列表，且同向鄰居節(jié)點的優(yōu)先級高于反向鄰居節(jié)點，保證了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)沿著最優(yōu)路徑的方向轉(zhuǎn)發(fā)，降低了時延。本發(fā)明作為一種基于路口輔助的自適應分區(qū)路由方法可廣泛應用于無線網(wǎng)絡領域。
【IPC分類】H04W40-02, H04W40-12
【公開號】CN104618979
【申請?zhí)枴緾N201510053366
【發(fā)明人】劉峰, 王云謙, 呂月圓, 陳色桃, 江艷鋒
【申請人】廣東迅通科技股份有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2015年1月30日