一种基于路口辅助的自适应分区路由方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及无线网络领域，尤其是一种基于路口辅助的自适应分区路由方法。
【背景技术】
[0002] 车载自组织网络（VANETs，VehicularAd-hocNetworks)是无线分布式结构、多 跳、不断变化的户外通信网络，其基本思想是：在一定的通信范围内，车辆之间能够相互交 换彼此的车速、位置等信息以及车载传感器感知的数据，自动的建立起一个自组织的移动 网络。节点的单跳通信范围只有几百米到一千米，每一个节点（车辆）不仅是一个收发器， 同时还是一个路由器，因此采用多跳的方式把数据转发给更远的车辆。由于VANETs极其特 殊的移动自组织性质，具有以下显著特点：
[0003] (1)节点高速移动变化。由于节点（车辆）高速移动，导致网络的拓扑频繁的变 化，使得在网络拓扑上建立的路由寿命短；
[0004] (2)节点间通信的不稳定性。受节点的高速移动和实际场景环境的影响，通信的链 路建立往往具有临时性；
[0005] (3)网络中路段之间节点的疏密情况不一。在实际场景中，城市环境下路段上的节 点密度较大，而郊外路段上的节点则较稀疏；
[0006] (4)节点的移动受道路的限制，只能在道路上移动。
[0007] (5)节点（车辆）装载有GPS设备，结合电子地图，使得路由策略的实现更为方便。
[0008] 因此，由于VANETs其独特的性质：拓扑频繁变化，节点高动态移动，链路维持时间 很短等，决定了传统的MANET协议是不适合应用在车载自组织网络中的，特别是在郊区，节 点密度低，稀疏的情况下，传统的MANET协议的性能表现更加的不堪。
[0009]目前，在车载自组网中使用的路由协议大致可以分为3类：基于拓扑的路由（TBR， topology-basedrouting)协议；基于位置的路由（PBR，position-basedrouting，）协议； 基于地图的路由（MBR，map-basedrouting)协议。而这些单一的路由协议算法，并不能很 好的适应实际的交通场景，也不能根据交通情况实时的改变数据包的转发策略。
【发明内容】
[0010] 为了解决上述技术问题，本发明的目的是：提供一种基于路口辅助的高数据包投 递率、低延时的自适应分区路由方法。
[0011] 本发明所采用的技术方案是：一种基于路口辅助的自适应分区路由方法，包括以 下步骤：
[0012]A、判断当前节点位置是否为路口并建立路口列表，所述路口列表用于存储节点移 动过程中所经过的路口信息；
[0013]B、移动中的节点根据邻居节点移动的方向信息，生成邻居列表并将其分为同向邻 居列表和反向邻居列表，并计算路口列表中，路口之间的同向邻居节点和反向邻居节点个 数；
[0014] C、转发节点根据主节点和邻居节点的方向信息计算邻居节点是否处于路段；若 是，则执行步骤E的路段转发；若否，则执行步骤D的路口转发；
[0015] D、采用动态自适应分区模型选择最优路径，然后从邻居列表中选择与所选的路口 方向移动一致且距离目标路口最近的节点作为下一跳节点，然后执行步骤E的路段转发；
[0016] E、采用路段转发，直到数据包转发至交叉路口，然后执行步骤D。
[0017] 进一步，所述步骤A中的路口列表中保存当前路口、一级路口和二级路口的数据。
[0018] 进一步，所述步骤A和步骤C中，转发节点根据主节点和邻居节点的方向信息分别 计算节点的方向标识值，并根据主节点和邻居节点的方向标识值差值得出邻居节点的位置 处于路段或者路口。
[0019] 进一步，所述步骤D具体为：采用动态自适应分区模型以主节点为原点，主节点到 目的节点的向量为x轴，建立一个新的相对坐标轴以及有向加权图，以当前路口为圆心，当 前路口到最远的二级路口距离为半径自适应的动态画圆，并将此圆形区域划分为三个不同 的优先级区域，动态的计算从当前路口到所选优先级区域内路口的最优路径，从邻居列表 中选择与所选的路口方向移动一致且距离目标路口最近的节点作为下一跳节点，然后执行 步骤E的路段转发。
[0020] 进一步，所述步骤E中执行路段转发时，同时计算同向局部最优和反向局部最优 情况。
[0021] 进一步，所述的同向局部最优情况为同向邻居列表中邻居节点距离目标路口最小 的距离大于自身到目标路口的距离的情况。
[0022] 进一步，所述的反向局部最优情况为反向邻居列表中邻居节点距离目标路口最小 的距离大于自身到目标路口的距离的情况。
[0023] 进一步，所述步骤D中，若采用动态自适应分区模型未得到下一跳节点，则当前节 点不转发数据包，并由当前节点带着数据到新的路段上，然后执行步骤E的路段转发。
[0024] 本发明的有益效果是：本发明通过自适应动态的分区模型，更好的适应快速变化 的VANETs网络，利用不变的路口信息，改进路口转发方法，选择一条延时小、密度高的路径 提高了数据包的到达率；并根据邻居节点移动的方向信息，将邻居列表分为同向邻居列表 和反向邻居列表，且同向邻居节点的优先级高于反向邻居节点，保证了数据转发沿着最优 路径的方向转发，降低了时延。
【附图说明】
[0025] 图1为本发明自适应分区路由方法的步骤流程图；
[0026] 图2为本发明方法中节点移动方向标识示意图；
[0027] 图3为本发明分区模型示意图；
[0028] 图4为图3的坐标轴重建示意图；
[0029] 图5为本发明三种局部最优情况示意图。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步说明：
[0031] 参照图1，一种基于路口辅助的自适应分区路由方法，包括以下步骤：
[0032] A、判断当前节点位置是否为路口并建立路口列表，所述路口列表用于存储节点移 动过程中所经过的路口信息；
[0033] 当前节点每到达一个路口都需要重新计算一次；
[0034] B、移动中的节点根据邻居节点移动的方向信息，生成邻居列表并将其分为同向邻 居列表和反向邻居列表，并计算路口列表中，路口之间的同向邻居节点和反向邻居节点个 数；
[0035] C、转发节点根据主节点和邻居节点的方向信息计算邻居节点是否处于路段；若 是，则执行步骤E的路段转发；若否，则执行步骤D的路口转发；
[0036]D、采用动态自适应分区模型选择最优路径，然后从邻居列表中选择与所选的路口 方向移动一致且距离目标路口最近的节点作为下一跳节点，然后执行步骤E的路段转发；[0037] E、采用路段转发，直到数据包转发至交叉路口，然后执行步骤D。
[0038] 进一步作为优选的实施方式，所述步骤A中的路口列表中保存当前路口、一级路 口和二级路口的数据。
[0039] 进一步作为优选的实施方式，所述步骤A和步骤C中，转发节点根据主节点和邻居 节点的方向信息分别计算节点的方向标识值，并根据主节点和邻居节点的方向标识值差值 得出邻居节点的位置处于路段或者路口。
[0040] 参照图2,说明具体判断方法：节点的移动方向的夹角为0i，具体如下：
【主权项】
1. 一种基于路口辅助的自适应分区路由方法，其特征在于：包括以下步骤： A、 判断当前节点位置是否为路口并建立路口列表，所述路口列表用于存储节点移动过 程中所经过的路口信息； B、 移动中的节点根据邻居节点移动的方向信息，生成邻居列表并将其分为同向邻居列 表和反向邻居列表，并计算路口列表中，路口之间的同向邻居节点和反向邻居节点个数； C、 转发节点根据主节点和邻居节点的方向信息计算邻居节点是否处于路段；若是，则 执行步骤E的路段转发；若否，则执行步骤D的路口转发； D、 采用动态自适应分区模型选择最优路径，然后从邻居列表中选择与所选的路口方向 移动一致且距离目标路口最近的节点作为下一跳节点，然后执行步骤E的路段转发； E、 采用路段转发，直到数据包转发至交叉路口，然后执行步骤D。
2. 根据权利要求1所述的一种基于路口辅助的自适应分区路由方法，其特征在于：所 述步骤A中的路口列表中保存当前路口、一级路口和二级路口的数据。
3. 根据权利要求1所述的一种基于路口辅助的自适应分区路由方法，其特征在于：所 述步骤A和步骤C中，转发节点根据主节点和邻居节点的方向信息分别计算节点的方向标 识值，并根据主节点和邻居节点的方向标识值差值得出邻居节点的位置处于路段或者路 □。
4. 根据权利要求1所述的一种基于路口辅助的自适应分区路由方法，其特征在于：所 述步骤D具体为：采用动态自适应分区模型以主节点为原点，主节点到目的节点的向量为 x轴，建立一个新的相对坐标轴以及有向加权图幻,以当前路口为圆心，当前路口到最 远的二级路口距离为半径自适应的动态画圆，并将此圆形区域划分为三个不同的优先级区 域，动态的计算从当前路口到所选优先级区域内路口的最优路径，从邻居列表中选择与所 选的路口方向移动一致且距离目标路口最近的节点作为下一跳节点，然后执行步骤E的路 段转发。
5. 根据权利要求1所述的一种基于路口辅助的自适应分区路由方法，其特征在于：所 述步骤E中执行路段转发时，同时计算同向局部最优和反向局部最优情况。
6. 根据权利要求5所述的一种基于路口辅助的自适应分区路由方法，其特征在于：所 述的同向局部最优情况为同向邻居列表中邻居节点距离目标路口最小的距离大于自身到 目标路口的距离的情况。
7. 根据权利要求5所述的一种基于路口辅助的自适应分区路由方法，其特征在于：所 述的反向局部最优情况为反向邻居列表中邻居节点距离目标路口最小的距离大于自身到 目标路口的距离的情况。
8. 根据权利要求1所述的一种基于路口辅助的自适应分区路由方法，其特征在于：所 述步骤D中，若采用动态自适应分区模型未得到下一跳节点，则当前节点不转发数据包，并 由当前节点带着数据到新的路段上，然后执行步骤E的路段转发。
【专利摘要】本发明公开了一种基于路口辅助的自适应分区路由方法，本发明通过自适应动态的分区模型，更好的适应快速变化的VANETs网络，利用不变的路口信息，改进路口转发方法，选择一条延时小、密度高的路径提高了数据包的到达率；并根据邻居节点移动的方向信息，将邻居列表分为同向邻居列表和反向邻居列表，且同向邻居节点的优先级高于反向邻居节点，保证了数据转发沿着最优路径的方向转发，降低了时延。本发明作为一种基于路口辅助的自适应分区路由方法可广泛应用于无线网络领域。
【IPC分类】H04W40-02, H04W40-12
【公开号】CN104618979
【申请号】CN201510053366
【发明人】刘峰, 王云谦, 吕月圆, 陈色桃, 江艳锋
【申请人】广东迅通科技股份有限公司
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年1月30日