一種基于路口輔助的自適應分區路由方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及無線網絡領域，尤其是一種基于路口輔助的自適應分區路由方法。
【背景技術】
[0002] 車載自組織網絡（VANETs，VehicularAd-hocNetworks)是無線分布式結構、多 跳、不斷變化的戶外通信網絡，其基本思想是：在一定的通信范圍內，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據，自動的建立起一個自組織的移動 網絡。節點的單跳通信范圍只有幾百米到一千米，每一個節點（車輛）不僅是一個收發器， 同時還是一個路由器，因此采用多跳的方式把數據轉發給更遠的車輛。由于VANETs極其特 殊的移動自組織性質，具有以下顯著特點：
[0003] (1)節點高速移動變化。由于節點（車輛）高速移動，導致網絡的拓撲頻繁的變 化，使得在網絡拓撲上建立的路由壽命短；
[0004] (2)節點間通信的不穩定性。受節點的高速移動和實際場景環境的影響，通信的鏈 路建立往往具有臨時性；
[0005] (3)網絡中路段之間節點的疏密情況不一。在實際場景中，城市環境下路段上的節 點密度較大，而郊外路段上的節點則較稀疏；
[0006] (4)節點的移動受道路的限制，只能在道路上移動。
[0007] (5)節點（車輛）裝載有GPS設備，結合電子地圖，使得路由策略的實現更為方便。
[0008] 因此，由于VANETs其獨特的性質：拓撲頻繁變化，節點高動態移動，鏈路維持時間 很短等，決定了傳統的MANET協議是不適合應用在車載自組織網絡中的，特別是在郊區，節 點密度低，稀疏的情況下，傳統的MANET協議的性能表現更加的不堪。
[0009]目前，在車載自組網中使用的路由協議大致可以分為3類：基于拓撲的路由（TBR， topology-basedrouting)協議；基于位置的路由（PBR，position-basedrouting，）協議； 基于地圖的路由（MBR，map-basedrouting)協議。而這些單一的路由協議算法，并不能很 好的適應實際的交通場景，也不能根據交通情況實時的改變數據包的轉發策略。
【發明內容】
[0010] 為了解決上述技術問題，本發明的目的是：提供一種基于路口輔助的高數據包投 遞率、低延時的自適應分區路由方法。
[0011] 本發明所采用的技術方案是：一種基于路口輔助的自適應分區路由方法，包括以 下步驟：
[0012]A、判斷當前節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點移 動過程中所經過的路口信息；
[0013]B、移動中的節點根據鄰居節點移動的方向信息，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點和反向鄰居節點個 數；
[0014] C、轉發節點根據主節點和鄰居節點的方向信息計算鄰居節點是否處于路段；若 是，則執行步驟E的路段轉發；若否，則執行步驟D的路口轉發；
[0015] D、采用動態自適應分區模型選擇最優路徑，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點作為下一跳節點，然后執行步驟E的路段轉發；
[0016] E、采用路段轉發，直到數據包轉發至交叉路口，然后執行步驟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據。
[0018] 進一步，所述步驟A和步驟C中，轉發節點根據主節點和鄰居節點的方向信息分別 計算節點的方向標識值，并根據主節點和鄰居節點的方向標識值差值得出鄰居節點的位置 處于路段或者路口。
[0019] 進一步，所述步驟D具體為：采用動態自適應分區模型以主節點為原點，主節點到 目的節點的向量為x軸，建立一個新的相對坐標軸以及有向加權圖，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畫圓，并將此圓形區域劃分為三個不同 的優先級區域，動態的計算從當前路口到所選優先級區域內路口的最優路徑，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點作為下一跳節點，然后執行 步驟E的路段轉發。
[0020] 進一步，所述步驟E中執行路段轉發時，同時計算同向局部最優和反向局部最優 情況。
[0021] 進一步，所述的同向局部最優情況為同向鄰居列表中鄰居節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情況為反向鄰居列表中鄰居節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，若采用動態自適應分區模型未得到下一跳節點，則當前節 點不轉發數據包，并由當前節點帶著數據到新的路段上，然后執行步驟E的路段轉發。
[0024] 本發明的有益效果是：本發明通過自適應動態的分區模型，更好的適應快速變化 的VANETs網絡，利用不變的路口信息，改進路口轉發方法，選擇一條延時小、密度高的路徑 提高了數據包的到達率；并根據鄰居節點移動的方向信息，將鄰居列表分為同向鄰居列表 和反向鄰居列表，且同向鄰居節點的優先級高于反向鄰居節點，保證了數據轉發沿著最優 路徑的方向轉發，降低了時延。
【附圖說明】
[0025] 圖1為本發明自適應分區路由方法的步驟流程圖；
[0026] 圖2為本發明方法中節點移動方向標識示意圖；
[0027] 圖3為本發明分區模型示意圖；
[0028] 圖4為圖3的坐標軸重建示意圖；
[0029] 圖5為本發明三種局部最優情況示意圖。
【具體實施方式】
[0030] 下面結合附圖對本發明的【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路由方法，包括以下步驟：
[0032] A、判斷當前節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點移 動過程中所經過的路口信息；
[0033] 當前節點每到達一個路口都需要重新計算一次；
[0034] B、移動中的節點根據鄰居節點移動的方向信息，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點和反向鄰居節點個 數；
[0035] C、轉發節點根據主節點和鄰居節點的方向信息計算鄰居節點是否處于路段；若 是，則執行步驟E的路段轉發；若否，則執行步驟D的路口轉發；
[0036]D、采用動態自適應分區模型選擇最優路徑，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點作為下一跳節點，然后執行步驟E的路段轉發；[0037] E、采用路段轉發，直到數據包轉發至交叉路口，然后執行步驟D。
[0038] 進一步作為優選的實施方式，所述步驟A中的路口列表中保存當前路口、一級路 口和二級路口的數據。
[0039] 進一步作為優選的實施方式，所述步驟A和步驟C中，轉發節點根據主節點和鄰居 節點的方向信息分別計算節點的方向標識值，并根據主節點和鄰居節點的方向標識值差值 得出鄰居節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：節點的移動方向的夾角為0i，具體如下：
【主權項】
1. 一種基于路口輔助的自適應分區路由方法，其特征在于：包括以下步驟： A、 判斷當前節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點移動過 程中所經過的路口信息； B、 移動中的節點根據鄰居節點移動的方向信息，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點和反向鄰居節點個數； C、 轉發節點根據主節點和鄰居節點的方向信息計算鄰居節點是否處于路段；若是，則 執行步驟E的路段轉發；若否，則執行步驟D的路口轉發； D、 采用動態自適應分區模型選擇最優路徑，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點作為下一跳節點，然后執行步驟E的路段轉發； E、 采用路段轉發，直到數據包轉發至交叉路口，然后執行步驟D。
2. 根據權利要求1所述的一種基于路口輔助的自適應分區路由方法，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據。
3. 根據權利要求1所述的一種基于路口輔助的自適應分區路由方法，其特征在于：所 述步驟A和步驟C中，轉發節點根據主節點和鄰居節點的方向信息分別計算節點的方向標 識值，并根據主節點和鄰居節點的方向標識值差值得出鄰居節點的位置處于路段或者路 □。
4. 根據權利要求1所述的一種基于路口輔助的自適應分區路由方法，其特征在于：所 述步驟D具體為：采用動態自適應分區模型以主節點為原點，主節點到目的節點的向量為 x軸，建立一個新的相對坐標軸以及有向加權圖幻,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畫圓，并將此圓形區域劃分為三個不同的優先級區 域，動態的計算從當前路口到所選優先級區域內路口的最優路徑，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點作為下一跳節點，然后執行步驟E的路 段轉發。
5. 根據權利要求1所述的一種基于路口輔助的自適應分區路由方法，其特征在于：所 述步驟E中執行路段轉發時，同時計算同向局部最優和反向局部最優情況。
6. 根據權利要求5所述的一種基于路口輔助的自適應分區路由方法，其特征在于：所 述的同向局部最優情況為同向鄰居列表中鄰居節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. 根據權利要求5所述的一種基于路口輔助的自適應分區路由方法，其特征在于：所 述的反向局部最優情況為反向鄰居列表中鄰居節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. 根據權利要求1所述的一種基于路口輔助的自適應分區路由方法，其特征在于：所 述步驟D中，若采用動態自適應分區模型未得到下一跳節點，則當前節點不轉發數據包，并 由當前節點帶著數據到新的路段上，然后執行步驟E的路段轉發。
【專利摘要】本發明公開了一種基于路口輔助的自適應分區路由方法，本發明通過自適應動態的分區模型，更好的適應快速變化的VANETs網絡，利用不變的路口信息，改進路口轉發方法，選擇一條延時小、密度高的路徑提高了數據包的到達率；并根據鄰居節點移動的方向信息，將鄰居列表分為同向鄰居列表和反向鄰居列表，且同向鄰居節點的優先級高于反向鄰居節點，保證了數據轉發沿著最優路徑的方向轉發，降低了時延。本發明作為一種基于路口輔助的自適應分區路由方法可廣泛應用于無線網絡領域。
【IPC分類】H04W40-02, H04W40-12
【公開號】CN104618979
【申請號】CN201510053366
【發明人】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