一種帶停車節(jié)點(diǎn)的城域車載通信系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種帶停車節(jié)點(diǎn)的城域車載通信系統(tǒng)，適用于城市交通行車，屬于智 能交通系統(tǒng)（ITS)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 車載自組網(wǎng)（VehicularAdhocNetwork,VANET)技術(shù)研究是在假定網(wǎng)絡(luò)環(huán)境全 連通的情況下進(jìn)行的，但實(shí)際上VANET連通狀況通常具有不穩(wěn)定性，特別是在低密度區(qū)域 內(nèi)，通信連接具有偶然性和隨機(jī)性。具體表現(xiàn)為兩個(gè)極端特征：當(dāng)車輛密度大時(shí)VANET表現(xiàn) 為全連通網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)區(qū)域車輛密度小時(shí)VANET表現(xiàn)為間歇連通的網(wǎng)絡(luò)。某些道路中可能沒有 足夠的車輛支持多跳轉(zhuǎn)發(fā)，導(dǎo)致部分節(jié)點(diǎn)被分割成孤立網(wǎng)絡(luò)或者孤立節(jié)點(diǎn)。且車輛節(jié)點(diǎn)無 需事先通知頻繁地、動(dòng)態(tài)地接入和離開網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)連接具有高度的不可靠性。
[0003] 在現(xiàn)有技術(shù)中，典型的代表是軍事自組網(wǎng)、野外跟蹤傳感器網(wǎng)絡(luò)W及星際網(wǎng)絡(luò)， 他們對(duì)延時(shí)容忍網(wǎng)絡(luò)值elayTolerantNetwork,DTN)和機(jī)會(huì)網(wǎng)絡(luò)（Oppo;rtunistic Networking,ON)兩種網(wǎng)絡(luò)形態(tài)的提出一定程度上緩解了VANET的間歇連通性，但其節(jié)點(diǎn) 之間也存在不穩(wěn)定的端到端連接；而實(shí)驗(yàn)證明；當(dāng)節(jié)點(diǎn)速度達(dá)到lOOkm/h時(shí)，鏈路能夠維持 15s的可能性僅有57%。
[0004] 造成間歇連通網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的原因是多方面的。首先，車輛節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)具有規(guī)律性和 高速移動(dòng)性，該導(dǎo)致了VANET拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)頻繁變化，鏈路狀況不穩(wěn)定W及無線信道的不對(duì)稱 性等問題；再次，城市高密度建筑群、城市道路規(guī)劃、車輛相對(duì)速度和司機(jī)隨機(jī)行為等都是 影響連通性的環(huán)境因素。
[0005] 針對(duì)傳統(tǒng)VANET的不足，要求設(shè)計(jì)一種城域連通可保障的車載通信系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)VANET在存在城市道路十字路口定位不準(zhǔn)、路由空洞的情況，提 供一種帶停車節(jié)點(diǎn)的城域連通可保障的車載通信系統(tǒng)。對(duì)于車載自組網(wǎng)仿真而言，車輛移 動(dòng)模型（vehi州larmobilitymodel)模擬車輛運(yùn)動(dòng)過程中需要同時(shí)兼顧宏觀移動(dòng)性和微 觀移動(dòng)性。
[0007] 本發(fā)明一種帶停車節(jié)點(diǎn)的城域車載通信系統(tǒng)是基于網(wǎng)絡(luò)仿真器NS2-2. 29和交通 流生成軟件VanetMobiSim-1. 1平臺(tái)，利用VC6. 0++、Tcl腳本語言、ask分析語言聯(lián)合編寫 而成，其特征在于：該系統(tǒng)是W建立高效車載通信平臺(tái)為目的的一種帶停車節(jié)點(diǎn)的車載自 組網(wǎng)連通策略，克服了傳統(tǒng)VANET間歇連通性的不足，從增加網(wǎng)絡(luò)有效節(jié)點(diǎn)和判斷支路可 用度兩個(gè)方面增強(qiáng)城域VANET連通性能。
[000引帶停車節(jié)點(diǎn)的城域車載通信系統(tǒng)W貪婪算法建立模型，提出了一種基于角度優(yōu)先 的地理位置算法，該算法中通過引入中屯、固定節(jié)點(diǎn)，來增加網(wǎng)絡(luò)中有效節(jié)點(diǎn)，增強(qiáng)了支路的 連通性和可用度。
[0009] 交通流生成軟件Vanet-MobiSim-1. 1用于完成對(duì)整個(gè)城域間歇VANET的組網(wǎng)、節(jié) 點(diǎn)類型、拓?fù)渖?、圖形化顯示。
[0010] 將停車節(jié)點(diǎn)引入間歇VANET，使停車節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和固定節(jié)點(diǎn)共同實(shí)現(xiàn)VANET的 信息接收、處理、廣播和轉(zhuǎn)發(fā)，較大提升VANET在端到端延時(shí)、歸一化路由開銷和投包率。
[0011] 在帶停車轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的VA肥T鏈路上提出基于上一跳固定節(jié)點(diǎn)的路由恢復(fù)機(jī)制，從 而避免了源節(jié)點(diǎn)路由重新發(fā)起機(jī)制，解決了間歇VANET中鏈路斷裂頻繁問題。
[0012] 一種帶停車節(jié)點(diǎn)的城域車載通信系統(tǒng)的工作方法，包括W下幾個(gè)步驟： 步驟1 ;當(dāng)源車輛節(jié)點(diǎn)S需要向目的車輛節(jié)點(diǎn)D發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，源節(jié)點(diǎn)S首先在鄰居列 表中捜索是否存在目的節(jié)點(diǎn)的IP，如果存在則直接發(fā)送，整個(gè)過程結(jié)束；否則，轉(zhuǎn)步驟2 : 步驟2 ;若鄰居節(jié)點(diǎn)表中不存在目的節(jié)點(diǎn)，先捜索其鄰居列表中是否存在到目的節(jié)點(diǎn) 方向上的中屯、節(jié)點(diǎn)。如果有，則將數(shù)據(jù)包發(fā)送至中屯、節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)步驟3,否則根據(jù)貪婪算法，將 數(shù)據(jù)包發(fā)送至適當(dāng)?shù)泥従庸?jié)點(diǎn)，重復(fù)步驟1、2 ; 步驟3 ;當(dāng)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到一個(gè)中屯、節(jié)點(diǎn)li(Xi，Yi)后，先捜索該中屯、節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)表 是否存在目的節(jié)點(diǎn)。若存在，則直接轉(zhuǎn)發(fā)；否則執(zhí)行如下步驟；首先按照W下公式計(jì)算目標(biāo) 節(jié)點(diǎn)與該中屯、節(jié)點(diǎn)的連線角度：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種帶停車節(jié)點(diǎn)的城域車載通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)仿真器NS2-2. 29和交通流 生成軟件VanetMobiSim-L 1平臺(tái)，利用VC6. 0++、Tcl腳本語言、ask分析語言聯(lián)合編寫而 成，其特征在于：該系統(tǒng)是以建立高效車載通信平臺(tái)為目的的一種帶停車節(jié)點(diǎn)的車載自組 網(wǎng)連通策略，克服了傳統(tǒng)VANET間歇連通性的不足，從增加網(wǎng)絡(luò)有效節(jié)點(diǎn)和判斷支路可用 度兩個(gè)方面增強(qiáng)城域VANET連通性能。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶停車節(jié)點(diǎn)的城域車載通信系統(tǒng)，其特征在于：帶停車 節(jié)點(diǎn)的城域車載通信系統(tǒng)以貪婪算法建立模型，提出了一種基于角度優(yōu)先的地理位置算 法，該算法中通過引入中心固定節(jié)點(diǎn)，來增加網(wǎng)絡(luò)中有效節(jié)點(diǎn)，增強(qiáng)了支路的連通性和可用 度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶停車節(jié)點(diǎn)的城域車載通信系統(tǒng)，其特征在于：交通流 生成軟件Vanet-MobiSim-L 1用于完成對(duì)整個(gè)城域間歇VANET的組網(wǎng)、節(jié)點(diǎn)類型、拓?fù)渖?成、圖形化顯示。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶停車節(jié)點(diǎn)的城域車載通信系統(tǒng)，其特征在于：將停車 節(jié)點(diǎn)引入間歇VANET，使停車節(jié)點(diǎn)、移動(dòng)節(jié)點(diǎn)和固定節(jié)點(diǎn)共同實(shí)現(xiàn)VANET的信息接收、處理、 廣播和轉(zhuǎn)發(fā)，較大提升VANET在端到端延時(shí)、歸一化路由開銷和投包率。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的一種帶停車節(jié)點(diǎn)的城域車載通信系統(tǒng)，其特征在于：在 帶停車轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的VANET鏈路上提出基于上一跳固定節(jié)點(diǎn)的路由恢復(fù)機(jī)制，從而避免了源 節(jié)點(diǎn)路由重新發(fā)起機(jī)制，解決了間歇VANET中鏈路斷裂頻繁問題。
6. 根據(jù)權(quán)要求1所述的一種帶停車節(jié)點(diǎn)的城域車載通信系統(tǒng)的工作方法，其特征在 于，包括以下幾個(gè)步奏： 步奏1 :當(dāng)源車輛節(jié)點(diǎn)S需要向目的車輛節(jié)點(diǎn)D發(fā)送數(shù)據(jù)包時(shí)，源節(jié)點(diǎn)S首先在鄰居列 表中搜索是否存在目的節(jié)點(diǎn)的IP，如果存在則直接發(fā)送，整個(gè)過程結(jié)束；否則，轉(zhuǎn)步驟2 : 步奏2 :若鄰居節(jié)點(diǎn)表中不存在目的節(jié)點(diǎn)，先搜索其鄰居列表中是否存在到目的節(jié)點(diǎn) 方向上的中心節(jié)點(diǎn)。
7. 如果有，則將數(shù)據(jù)包發(fā)送至中心節(jié)點(diǎn)，轉(zhuǎn)步驟3,否則根據(jù)貪婪算法，將數(shù)據(jù)包發(fā)送 至適當(dāng)?shù)泥従庸?jié)點(diǎn)，重復(fù)步驟1、2 ; 步奏3 :當(dāng)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到一個(gè)中心節(jié)點(diǎn)Ii (XpYi)后，先搜索該中心節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)表 是否存在目的節(jié)點(diǎn)。
8. 若存在，則直接轉(zhuǎn)發(fā)；否則執(zhí)行如下步驟：首先按照以下公式計(jì)算目標(biāo)節(jié)點(diǎn)與該中 心節(jié)點(diǎn)的連線角度：
根據(jù)中心節(jié)點(diǎn)的道路角度表中記錄的該路口道路角度i，計(jì)算Δ0 =| -i |，由 Δ Θ的值決定將數(shù)據(jù)包發(fā)往哪條道路： a、 若某條道路的Δ β =0°，選擇該道路，轉(zhuǎn)步驟4 ; b、 若沒有=0°的道路，選擇Afi?在（0°，90°)區(qū)間中的道路，這樣的道路可能大于1 條，如何選取道路取決于深遠(yuǎn)探測(cè)法。
9. 中心節(jié)點(diǎn)應(yīng)用中心探測(cè)法獲取各支路延時(shí)信息，確定鏈路通暢性最好的支路，轉(zhuǎn)步 驟4; 步奏4 :道路方向選定后，按照貪婪轉(zhuǎn)發(fā)和周邊轉(zhuǎn)發(fā)方式發(fā)送數(shù)據(jù)包，直至數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā) 到目的節(jié)點(diǎn)，整個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)過程結(jié)束。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種帶停車節(jié)點(diǎn)的城域車載通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于網(wǎng)絡(luò)仿真器NS2-2.29和交通流生成軟件VanetMobiSim-1.1平臺(tái)，利用VC6.0++、Tcl腳本語言、ask分析語言聯(lián)合編寫而成，其特征在于：該系統(tǒng)是以建立高效車載通信平臺(tái)為目的的一種帶停車節(jié)點(diǎn)的車載自組網(wǎng)連通策略，克服了傳統(tǒng)VANET間歇連通性的不足，從增加網(wǎng)絡(luò)有效節(jié)點(diǎn)和判斷支路可用度兩個(gè)方面增強(qiáng)城域VANET連通性能，為城域范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高效車載通信提供了一個(gè)拓?fù)浞€(wěn)定、快速收斂的網(wǎng)絡(luò)連通機(jī)制，降低了由車輛節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)加入或退出行為造成的高丟包率問題。
【IPC分類】H04W84-18, H04W40-12, H04W40-24
【公開號(hào)】CN104837173
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510241792
【發(fā)明人】時(shí)慧晶, 胡榕, 馬沖
【申請(qǐng)人】中國船舶重工集團(tuán)公司七五○試驗(yàn)場(chǎng)
【公開日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年5月13日