一种车载Ad Hoc网络的分布式位置服务路由方法
【专利摘要】本发明公开了一种车载Ad?Hoc网络的分布式位置服务路由方法，在路网中部署位置服务器，位置服务器接收并存储所辖区域内移动节点上报的位置信息，并且在位置服务器之间定期进行信息交互得到全网所有移动节点的位置信息，在节点需要通信时，源节点将数据发送至位置服务器，位置服务器通过全网节点信息列表得到目的节点所属的位置服务器，再建立位置服务器之间的路由进行数据转发，最后由目的节点所属的位置服务器向目的节点转发数据。采用本发明，可以显著减少网络中传播的位置信息数量，并且提高数据的投递成功率。
【专利说明】—种车载Ad Hoc网络的分布式位置服务路由方法
【技术领域】
[0001]本发明属于智能交通【技术领域】，更为具体地讲，涉及一种车载Ad Hoc网络的分布式位置服务路由方法。
【背景技术】
[0002]在智能交通【技术领域】中，车载Ad Hoc (点对点)网络作为Ad Hoc网络的一个特殊子集，除了具有传统Ad Hoc网络无中心、自组织、多跳等特点外，还具有节点移动受道路拓扑以及驾驶员行为影响等特点。但是由于车载Ad Hoc网络中的车辆节点高速移动，从而导致网络拓扑变化迅速，容易造成通信链路中断等现象，使得原本为Ad Hoc网络设计的路由协议不再适用。考虑到车载Ad Hoc网络的特点，有科研工作者提出了基于位置的路由协议。基于位置的路由协议根据节点自身位置信息、邻居节点位置信息以及目的节点位置信息进行路由决策，不需要维护路由表，减少了路由开销，因此非常适用于网络拓扑变化迅速的车载Ad Hoc网络。在基于位置的路由协议中，位置信息的散布需要通过位置服务协议来实现，因此位置服务协议是实现基于位置的路由协议的前提。如何高效、准确地获取目的节点的位置信息并有效地与路由协议进行融合，用以提高数据的投递成功率是车载Ad Hoc网络的关键研究内容之一。
[0003]在目前提出的位置服务协议中，按照实现方式可以大致分为两类:基于洪泛的位置服务协议和基于交会的位置服务协议。
[0004]基于洪泛的位置服务协议可以分为主动式协议和被动式协议。在主动式协议中，路网中每个节点定期查询GPS定位系统获得自身位置信息，并将该信息洪泛给网络中的每个节点，网络中的每个节点维护一张位置信息表，用于记录网络中其他节点的位置信息。在需要通信时，源节点直接查询位置信息表获得目的节点的位置信息进行路由，其代表协议主要有 SLS (Simple Location Service),参见 Basagni S，Chlamtac I, Syrotiuk V.R andWoodward B.A.A Distance Routing Effect Algorithm for Mobility[J].Proc of ACMMobiCom, 2010.10, vol.18.在被动式协议中，当节点需要通信时，该节点在一定范围内洪泛一个查询信息来查询目的节点的位置信息，其代表协议主要有RLS(ReactiVe LocationService),参见 Camp T,Boleng G and Wilcox L.Location Information Servicesin Mobile Ad Hoc Networks[J], Proc of the IEEE International Conference onCommunications, 2002.[0005]基于交会的位置服务协议又可以分为基于行列的协议和基于哈希函数的协议。在基于行列的协议中，网络中的每个节点选取南北方向上一定区域内的节点作为位置服务器来更新自己的位置信息，需要通信时，源节点沿东西方向发送查询分组来查询目的节点的位置信息，并通过查询分组与某一位置服务器节点的相遇来获得目的节点的位置信息，其代表协议主要有 XYLS (Column-Row Location Service),参见 Haas Z.J and Liang B.AdHoc Mobility Management with Uniform Quorum System[S].1EEE/ACM Transactions onNetworking, 1999.4，vol.7.在基于哈希函数的协议中，网络被划分为网格，且位置服务器通过哈希函数来选择，每个节点选择一个或多个位置服务器来更新自己的位置信息，需要通信的节点通过查询这些位置服务器来获得目的节点的位置信息，其代表协议有GLS (GridLocation Service)。
[0006]然而，基于洪泛的位置服务协议如SLS采用大规模洪泛机制散布位置信息，其负载开销较大。对于节点移动速度较快、网络规模较大的车载Ad Hoc网络,采用GLS等基于交会的位置服务协议需要花费大量的开销用于选取位置服务器，影响了协议的可扩展性。此夕卜，SLS、RLS、XYLS、GLS等位置服务协议适用于节点随意改变移动方向且没有固定移动轨迹的移动场景，没有考虑实际路网中建筑物等障碍物对通信质量的影响。在车载Ad Hoc网络中，车辆节点的移动受道路拓扑和交通规则限制，且移动轨迹受驾驶员行为影响较大，因此上述位置服务协议不能很好的适用于车载Ad Hoc网络。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种车载Ad Hoc网络的分布式位置服务路由方法，减少网络中传播的位置信息数量，提高数据的投递成功率。
[0008]为实现上述发明目的，本发明车载Ad Hoc网络的分布式位置服务路由方法，包括以下步骤:
[0009]S1:根据路网情况部署位置服务器，位置服务器遵循与移动节点相同的协议；
[0010]S2:在车载Ad Hoc网络初始化时，各个位置服务器将自身ID和自身位置信息在全网范围内洪泛，接收到该位置信息的其他位置服务器和移动节点将该位置服务器的ID和位置信息存储到本地的位置服务器列表；此后的新接入移动节点在第一次接入时广播一个查询消息，由接收到该查询消息的位置服务器将所有位置服务器的信息发送至该移动节
占.[0011]S3:每个移动节点以固定周期T1对自身位置进行定位，选择一个位置服务器将自身ID和位置信息使用基于位置的路由方法进行上报；
[0012]S4:位置服务器将接收到的移动节点的ID和位置信息保存至本地的所辖节点位置列表，位置服务器以固定周期T2进行所辖节点位置列表条目的更新与维护；
[0013]S5:每个位置服务器使用基于位置的路由方法，以固定周期T3交互所辖节点位置列表，使每个位置服务器都可以获得全网移动节点的ID和位置信息及其所属的位置服务器ID，保存至本地的全网节点位置列表；
[0014]S6:有移动节点需要通信时，通信方法为:
[0015]S6.1:源节点使用基于位置的路由方法将携带有目的节点ID的数据转发到其最近一次上报位置信息的位置服务器；
[0016]S6.2:接收到数据的位置服务器根据目的节点ID查询所辖节点位置列表，如果存在目的节点，进入步骤S6.4，如果不存在，进入步骤S6.3 ；
[0017]S6.3:在全网节点位置列表中查询该目的节点所属的位置服务器，使用基于位置的路由方法向该目的节点所属的位置服务器转发数据，返回步骤S6.2 ；
[0018]S6.4:该位置服务器使用基于位置的路由方法向目的节点转发数据。
[0019]进一步地，所述步骤S3中周期T1采用以下公式计算:[0020]
【权利要求】
1.一种车载Ad Hoc网络的分布式位置服务路由方法，其特征在于，包括以下步骤: 51:根据路网情况部署位置服务器，位置服务器遵循与移动节点相同的协议； 52:在车载Ad Hoc网络初始化时，各个位置服务器将自身ID和自身位置信息在全网范围内洪泛，接收到该位置信息的其他位置服务器和移动节点将该位置服务器的ID和位置信息存储到本地的位置服务器列表；此后的新接入移动节点在第一次接入时广播一个查询消息，由接收到该查询消息的位置服务器将所有位置服务器的信息发送至该移动节点； 53:每个移动节点以固定周期T1对自身位置进行定位，选择一个位置服务器将自身ID和位置信息使用基于位置的路由方法进行上报； 54:位置服务器将接收到的移动节点的ID和位置信息保存至本地的所辖节点位置列表，位置服务器以固定周期T2进行所辖节点位置列表条目的更新与维护； 55:每个位置服务器使用基于位置的路由方法，以固定周期T3交互所辖节点位置列表，使每个位置服务器都可以获得全网移动节点的ID和位置信息及其所属的位置服务器ID，保存至本地的全网节点位置列表； 56:有移动节点需要通信时，通信方法为: S6.1:源节点使用基于位置的路由方法将携带有目的节点ID的数据转发到其最近一次上报位置信息的位置服务器； S6.2:接收到数据的位置服务器根据目的节点ID查询所辖节点位置列表，如果存在目的节点，进入步骤S6.4，如果不存在，进入步骤S6.3 ； S6.3:在全网节点位置列表中查询该目的节点所属的位置服务器，使用基于位置的路由方法向该目的节点所属的位置服务器转发数据，返回步骤S6.2 ； S6.4:该位置服务器使用基于位置的路由方法向目的节点转发数据。
2.根据权利要求1所述的分布式位置服务路由方法，其特征在于，所述步骤S3中周期T1采用以下公式计算:
3.根据权利要求1所述的分布式位置服务路由方法，其特征在于，所述步骤S3中位置服务器的选择方法为:移动节点在位置服务器列表中选择与其距离最近的位置服务器，如果存在多个距离最近的位置服务器，则根据该移动节点的移动方向，选择靠近的位置服务器，如果仍然存在多个位置服务器，则任意选择一个。
4.根据权利要求1所述的分布式位置服务路由方法，其特征在于，所述步骤S4中周期T2采用以下公式计算:
5.根据权利要求1所述的分布式位置服务路由方法，其特征在于，所述步骤S4中所辖节点位置列表条目的更新与维护的具体方法为: 如果位置服务器在周期T2内接收到所辖节点列表中已有节点的新的位置信息，则在期满时对该节点的位置信息进行更新； 如果位置服务器在周期T2内没有接收到所辖节点列表中已有节点的新的位置信息，则在期满时删除列表中该节点的相关条目； 如果位置服务器在周期T2内接收到所辖节点列表中未曾记录的新的节点的位置信息，则在期满时建立新的条目用于保存新加入节点的相关信息。
6.根据权利要求1所述的分布式位置服务路由方法，其特征在于，所述步骤S6.3中，在向目的节点所属的位置服务器转发数据时，选择中继节点时优先采用位置服务器。
【文档编号】H04L29/06GK103561039SQ201310571416
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】邝育军, 杨馨, 张恩展 申请人:电子科技大学