一种位置竞争的车载自组织网络多跳广播方法_2

文档序号:9792466阅读:来源:国知局
,遍历邻居列表 化ig化o;r_LiSt,若上一跳节点n为Segment下的簇头或成员节点,贝化N保存报文数据,执行 步骤7),转发广播包;若上一跳为Intersection下的簇头或成员节点,进入下一步判断;
[0039] 步骤5)成员节点CN遍历当前簇头列表Cluste;r_List和邻居列表化iglibo;r_List, 判断当前节点的位置状态,位置状态较优的节点优先进行转发,成员节点状态的优先级从 高到低依次为State_Intersect,State_Nea;rby和State_In,优先级同样通过转发等待时间 T(i)的设定来区分;T(i)的计算不同于路段模型下,同一位置状态下,节点连通稳定性越好 的车辆将优先成为广播转发节点,T (i)计算如式:
[0040] T(I)=TmaxX [入? S(i) + (1-入)? CQ)] (0<入<1)
[0042] C( i)由当前车辆速度及节点度决定,当车辆具有较低的移动速度或节点度接近系 统节点度阔值时,贝化(i)越小,等待转发时间越小,转发等级越高;
[0043] 式中,Tmax--最大等待时延
[0044] Vi--车辆当前的移动速度
[0045] Vmax--车辆最大移动速度
[0046] Degi--节点当前的节点度
[0047] Degth一一系统的节点度阔值
[0048] 步骤6)成员节点CN设定时间T(i),并进入等待状态;在等待时间T(i)期间,若C州欠 到来自邻居的相同的广播包,取出报头判断上一跳社曰31:_11〇口〉字段,遍历化ig化o;r_List, 若当前节点与上一跳节点处在同一路段方向,贝化N停止竞争,结束等待,不再进行广播转 发;否则,继续等待;若等待时间T(i)结束,则执行下一步,转发广播包;
[0049] 步骤7)节点将广播包Lifetime字段值减1,修改广播报头的上一跳社曰3*_11〇口〉字 段,位置状态<P〇sition_State>字段,并广播转发给邻居节点。
[0050] 进一步,由于在车载自组组网络中,特别是在网络节点稀疏或分布不均匀的情况 下,道路的特征容易导致网络中孤立节点的产生及网络"空桐"的出现,降低了广播的成功 率。对此,本方法在车辆收到广播包后设定携带时间tr,在tr时间内,当车辆检测到邻居列 表不为空,则车辆节点转发该广播包;携带时间tr结束,则直接丢弃广播包,结束判断;车辆 节点在收到广播包后,若车辆处于如下位置状态,则进入携带转发过程:
[0051] 1)车辆节点检测到当前的簇成员列表或邻居列表为空,即节点不在任何车辆的通 信半径内,为孤立簇头节点;
[0052] 2)在Segment模型下,车辆处于State_In状态,节点的移动方向与广播方向一致, 并且位于该移动方向上分簇边界的前端位置;
[0053] 3)在Intersection模型下,车辆处于路口向路段的移动状态,满足节点的移动方 向与广播方向一致,节点位于移动方向上最前端位置。
[0054] 本发明的有益效果在于:本发明提供的一种位置竞争的车载自组织网络多跳广播 方法,能够根据不同道路模型和节点的连通稳定度进行分簇划分,将广播中继节点的选择 划分为簇头节点进行簇内广播包转发,成员节点通过位置竞争进行广播包转发。有效降低 了多跳广播的冗余,并提高了广播的可靠性。同时,该方法增加了对网络孤立簇头的广播携 带转发策略,保证了在节点稀疏区域或网络"空桐"区域下的广播可靠性。
【附图说明】
[0055] 为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚,本发明提供如下附图进行 说明:
[0056] 图1为广播包发送流程图;
[0057] 图2为路段模型下竞争转发示意图;
[005引图3为路口模型下竞争转发示意图;
[0059] 图4为携带-转发示意图。
【具体实施方式】
[0060] 下面将结合附图,对本发明的优选实施例进行详细的描述。
[0061] 本发明提供的一种位置竞争的车载自组织网络多跳广播方法,该方法包括如下步 骤:连通稳定度的动态分簇,多跳广播包的发送,广播中继节点竞争转发。所述连通稳定度 的动态分簇包括对在网络初始化阶段,节点执行分簇算法,完成基于连通稳定度的分簇;所 述多跳广播包的发送包括节点i获取当前的节点位置信息、计算簇头列表和邻居列表,并将 对应的数据填充至广播包的包头,并设置广播生存时间Life_time。所述广播中继节点竞争 转发包括针对不同的道路模型采取不同的中继节点竞争转发策略,当网络节点收到广播包 后,节点判断当前的道路类型并执行竞争转发判断操作:在路段模型下,车辆节点收到来自 邻居的广播包后,通过节点类型的判断W及位置状态计算,执行广播中继节点竞争转发;在 路口模型下,由于路口模型由多个路段连接,因此,路口模型的广播需要完成对多个方向的 广播转发,同时需要考虑节点转发的信息冗余和转发时延。同时,本发明提供一种位置竞争 的车载自组织网络多跳广播方法,对网络"空桐"问题增加了广播携带转发机制,提高了多 跳广播的可靠性,同时有效地降低了广播冗余及时延。基于位置竞争的多跳广播方法在广 播包平均成功接收率、广播平均时延和平均开销方面都具有较好的性能。
[0062] 本发明本着决策因素全面性的原则,综合考虑现有车载自组织网络算法在决策因 素选择上的缺陷,重点考虑动态决策因素,通过对动态决策因素的处理实现最优接入网络 的选择,本发明选择的用于网络选择的相关决策因素表如下所示:
[0063] 表1网络选择的决策因素表
[0065]广播的次数N影响平均广播包成功接收率APRR,其值与广播的次数N成反比,计算 如式:
[0067] 平均广播时延ABD(Average Broadcast Delay)是指网络节点接收到源节点广播 包的平均时延。由于广播包分发到网络中的目的节点需要多跳转发,广播平均时延越小,意 味着广播包能够经过中继转发越快到达目的节点,广播时效性越好。平均广播时延由各个 节点接收到广播包时间Time_rev减去源节点发送广播包的时间Time_send之和的平均值, 计算如式:
[0069]节点在广播期间总的数据发送量bit_send影响网络的平均广播开销AB0,平均广 播开销AB0(Average化oadcast Overhead)是指广播一次数据包网络所需要传输的数据总 量平均值,广播平均开销越低,则说明广播信道利用率越高,广播的冗余度越低,计算如式:
[0071]随着网络数目的增加,网络的平均开销急剧增加,运是由于网络中所有节点在收 到广播包后都进行转发,增加了广播的开销和信息的冗余,由于在位置竞争的车载自组织 网络多跳广播方法中,成功发送一次广播包的额外开销不仅包含由于重复广播造成的开 销,而且包含了 PCMB在广播期间对簇的维护开销,如信标消息BM和分簇消息CM的交换。当网 络节点数目增加时,基于连通稳定度分簇则更加稳定,簇的维护开销并未随着车辆数目的 增加而急剧增加,广播的开销也保持在较低的水平。
[0072] 基于位置竞争的车载自组织网络多跳广播方法,包括=大步骤:连通稳定度的动 态分簇、多跳广播包的发送、中继节点竞争转发。连通稳定度的动态分簇包括对节点执行分 簇,完成基于连通稳定度的分簇,填充广播数据包并进行广播,节点收到广播包后执行广播 转发方法,实现广播包的竞争转发;多跳广播包的发送包括对当网络中有源节点需要对全 网数据进行数据广播时,发起广播过程。中继节点竞争转发包括对不同的道路模型采取不 同的中继节点竞争转发策略,主要分为路段模型下中继节点的竞争选择和路口模型下中继 节点的竞争选择。通过运几个模块对数据进行收集及处理,最终将决策结果通知到网络接 口,W提高节点的可靠性。
[0073] 图1为广播包发送流程图,如图所示:
[0074] 节点i获取当前的节点位置信息、计算簇头列表和邻居列表,并将对应的数据填充 至广播包的包头,并设置广播生存时间Life_time。节点进一步判断当前的邻居列表是否为 空,若列表为空,则说明当前节点所处的范围为孤立节点,节点等待一段时间后再进行广 播。若检测到邻居列表不为空,则节点直接广播。
[0075] 图2为路段模型下竞争转发示意图,路段模型下中继节点的竞争选择,由于道路的 宽度化小于节点的通信半径r,簇与簇之间的相对位置在一条直线上。在中继转发节点选择 上,簇头节点C聞尋完成对簇内节点的广播,成员节点CN中基于位置竞争所得最优节点则实 现邻居簇之间的广播。在路段模型下簇成员节点CN划分为如下位置状态<Position_S^te >:
[0076] State_Intersect:节点同时处在当前簇M(i)和邻居簇M化)的通信半径r内,如图2 所示车辆I同时处在簇头細_。和細_1(的通信半径内;
[0077] State_Nea;rby:节点仅处在当前簇M(i)的通信半径r内,但节点处在邻居簇M化)的 通信范围L内。其中簇的通信范围L定义为L= Ic+r,Ic为节点与邻居簇头k连线方向上距离 簇头k最远的成员之间的距离。簇头(^_4的通信范围边界Edge_l,成员E的通信范围边界 Edge_2,簇头邸_4距离车辆E之间的距离为Ic,车辆H和G则处在簇M(A)的通信范围内,同理 车辆E也处于簇M(巧的通信范围内;
[0078] State_In:节点仅处在当前簇M(i)的通信半径r内,且不在任何邻居簇的通信范围 内。如图中车辆B、C、D、M和L。
[0079] 在路段模型下,车辆节点收到来自邻居的广播包后,通过节点类型的判断W及位 置状态计算,执行广播中继节点竞争转发,算法的执行步骤描述如下:
[0080] 步骤1:当节点收到来自邻居的广播数
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