专利名称：车辆自组织网络中基于复制的自适应路由方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆自组织网络中路由方法技术领域，具体是一种车辆自组织网络中基于复制的自适应控制消息拷贝数量的车辆网络路由方法。
背景技术：
路由是车辆自组织网络中的热门研究问题之一。在车辆自组织网络的路由中，消息通常有一个源车辆和一个目的车辆，路由的任务是将消息从其源发送到其目的地。路由的指标包括发送成功率、发送延迟、通信代价、发送效率等。车辆自组织网络中的路由方法最主要是基于复制的路由方法。基于复制的路由方法将消息的若干拷贝散布到车辆网络中，如果其中一份消息拷贝到达目的地，消息就算发送成功。目前，基于复制的路由方法最主要包括传染路由、直接传输和spray-and-wait,但是这些路由方法都有其各自的缺点。(I)在传染路由中，每个消息携带者把消息拷贝给任何一个它所遇到的节点，直到该消息过了生存期为止。虽然传染路由可以实现较高的发送成功率和较低的发送延迟，但是它的通信代价却是巨大的。因此，在有网络容量约束的情况下，传染路由并不适用。(2)在直接传输中，源节点一直携带消息，除非遇见目的节点才转发。虽然直接传输的通信代价很小，但是它的发送成功率却非常低。(3)在spray-and-wait中，路由被分为两个阶段:散布阶段和等待阶段。在散布阶段，源节点为一个消息产生若干拷贝，接着把这些拷贝散布给其它节点，散布的方式包括source-spray和binary-spray。在等待阶段，任何一个消息携带者携带消息，除非遇见目的节点才转发。与传染路由不同的是，spray-and-wait可 以看成是发送成功率和通信代价的折中，它通过控制网络中每个消息的拷贝数量，来控制整个网络的通信代价。然而，spray-and-wait采取的是一种静态控制消息拷贝的策略，一旦源节点确定了一个消息的拷贝数量，在路由过程中，这个拷贝数量就不再变化，这带来了局限性。另外，事先为spray-and-wait设置一个合适的消息拷贝数量是非常困难的，而且合适的消息拷贝数量在不同的环境下是不同的。因此，spray-and-wait并不能以较低的通信代价实现较高的发送成功率。
发明内容
本发明的目的是克服车辆自组织网络中现有的基于复制的路由方法的不足，提供一种车辆自组织网络中基于复制的自适应路由方法，既能将绝大多数消息发送成功，又能尽可能减小通信代价的路由方法。该路由方法是基于复制的路由方法，其采取自适应的策略控制消息的拷贝数量，相比较上述现有技术所提的其它基于复制的路由方法，以较低的通信代价实现了较高的发送成功率。本发明的原理如下:每个消息有一个源车辆和一个目的车辆，并且给定一个生存期。当两辆车互相在对方的通信距离内时，我们称这两辆车相遇。当两辆车相遇时，这两辆车可以互相收发消
肩、O
对于一条消息来说，假设该消息的某个携带车辆C，该消息的目的车辆d，这条消息在时间t2之后过期，当前时间是h。在时间t2之前，车辆c和车辆d的相遇概率为
Pcd=I其中Hw代表车辆c和车辆d的平均相邻通信时间间隔。相邻通信时间
间隔是指两辆车接连两次相遇的时间间隔，平均相邻通信时间间隔是指所有相邻通信时间间隔的平均值。两辆车之间的相邻通信时间间隔是服从指数分布的。假设这条消息有m个携带车辆,让Vp V2>…、Vm分别代表这m个携带车辆，则该消息的发送可能性为P=1-(Ι-Ρν,ΟΧ( -Ρν, )Χ..Xd - P、d)，其中Pvnd代表车辆Vm与目的车辆d的相遇概率。根据这个式子可以看出，该消息的携带车辆越多，该消息的发送可能性就越大。与此同时，因为该消息需要发送给更多的携带者，所以通信代价也随之增加。基于此，本发明的基本思想是，根据某个消息的发送可能性自适应地控制该消息的拷贝数量。设定一个发送可能性阈值，如果某个消息的发送可能性小于该阈值，则为该消息产生一定数量的拷贝；如果发送可能性大于或者等于该阈值，则不再为该消息产生拷贝。如果任何一辆拥有消息拷贝的车辆遇见目的车辆d，该车辆就发送消息给目的车辆d。当目的车辆d收到消息后，该消息就算发送成功。根据这个基本思想，本发明可以以较小的通信代价和较高的发送成功率将消息从源车辆发送到目的车辆。本发明的技术解决方案如下:一种车辆自组织网络中基于复制的自适应路由方法，其特点在于，该方法包括如下步骤:(I)当一辆拥有 消息拷贝的车辆i遇见一辆没有该消息拷贝的车辆j时，车辆i判断该消息的当前需要发送可能性是否等于O ;(2)当该消息的当前需要发送可能性等于O，则车辆i不拷贝该消息给车辆j ；当该消息的当前需要发送可能性不等于O，则车辆i拷贝该消息给车辆j，并进入步骤(3)；(3)车辆i计算该消息的当前完成发送可能性，并比较当前完成发送可能性和当前需要发送可能性；(4)如果当前完成发送可能性大于或等于当前需要发送可能性，则车辆i和车辆j分别将各自的该消息的当前需要发送可能性设置为O ;如果当前完成发送可能性小于当前需要发送可能性，则车辆i对该消息产生数量为L份拷贝，并且将产生的消息拷贝平分给车辆i和车辆j，并进入步骤(5)；(5)车辆i重设该消息的当前需要发送可能性，车辆j重设该消息的当前需要发送可能性。与现有技术相比，本发明的优点在于:通过自适应地控制消息拷贝数量，让车辆自组织网络中的绝大多数消息在其生存期内以较小的通信代价从源车辆发送到目的车辆，也就是说，以较小的通信代价实现了较高的发送成功率，并具有可靠性和优越性的特点。
图1是产生消息拷贝的流程图。图2是分配消息拷贝的流程图。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明做详细说明，但不应以此限制本发明的保护范围。请先参阅图1，图1是产生消息拷贝的流程图，如图所示，对于一辆拥有消息拷贝的车辆，该车辆都有自己对于该消息的当前需要发送可能性。如果一辆拥有消息拷贝的车辆i遇见了一辆没有该消息拷贝的车辆j，车辆i判断它该消息的当前需要发送可能性是否等于O。如果等于0，车辆i不将该消息拷贝给车辆j。如果不等于0，车辆i就将该消息拷贝给车辆j，并且计算该消息的当前完成发送可能性为Prfd=1- (1- Pid) (I 一 pjd)，其中Pid代表车辆i和目的车辆d的相遇概率，Pjd代表车辆j和目的车辆d的相遇概率。接着，车辆i比较当前完成发送可能性和当前需要发送可能性。如果当前完成发送可能性大于或等于当前需要发送可能性，则车辆i不为该消息产生拷贝，并且车辆i和j都设置其该消息的当前需要发送可能性为O。如果当前完成发送可能性小于当前需要发送可能性，则车辆i为该消息产生一定数量的拷贝，产生的拷贝数量为L=log(1 —Pad)(l — Prad) / (I—Prfd)，其中Pad代表车辆自组织网络中的所有车辆(除了车辆d)与目的车辆d的相遇概率的平均值，Prad代表车辆i该消息的当前需要发送可能性，PrfdR表该消息的当前完成发送可能性。图2是分配消息拷贝的流程图，如图所示，车辆i在遇见车辆j后，产生L份拷贝。这L份拷贝中，L / 2份拷贝被分配给车辆i，L / 2份拷贝被分配给车辆j。在分配完拷贝
后，车辆i重设其该消息的当前需要发送可能性为P =1_(]_/>( )(1-/>,1()'，车辆j重设其该消息的当前需要发送可能性为ρΜ`=| —丨| _ />, )(i _ P ,)-:。
权利要求
1.一种车辆自组织网络中基于复制的自适应路由方法，其特证在于，该方法包括如下步骤: (1)当一辆拥有消息拷贝的车辆i遇见一辆没有该消息拷贝的车辆j时，车辆i判断该消息的当前需要发送可能性是否等于O ; (2)当该消息的当前需要发送可能性等于O，则车辆i不拷贝该消息给车辆j； 当该消息的当前需要发送可能性不等于O，则车辆i拷贝该消息给车辆j，并进入步骤(3)； (3)车辆i计算该消息的当前完成发送可能性，并比较当前完成发送可能性和当前需要发送可能性； (4)如果当前完成发送可能性大于或等于当前需要发送可能性，则车辆i和车辆j分别将各自的该消息的当前需要发送可能性设置为O ; 如果当前完成发送可能性小于当前需要发送可能性，则车辆i对该消息产生数量为L份拷贝，并且将产生的消息拷贝平分给车辆i和车辆j，并进入步骤(5)； (5)车辆i重设该消息的当前需要发送可能性，车辆j重设该消息的当前需要发送可能性。
2.根据权利要求1所述的车辆自组织网络中基于复制的自适应路由方法，其特证在于，所述的步骤(3)车辆i计算该消息的当前完成发送可能性Prfd，公式如下:Pcfd=I — (I — Pid) (I — Pjd) 其中，Pid代表车辆i和目的车辆d的相遇概率，Pjd代表车辆j和目的车辆d的相遇概率。
3.根据权利要求1所述的车辆自组织网络中基于复制的自适应路由方法，其特证在于，所述的步骤(4)中该消息产生数量为L份拷贝，计算公式如下:L=1g(1-Pad) (I — Pcrd) / (I — Pcfd)， 其中Pad代表车辆自组织网络中除车辆d以外的所有车辆与目的车辆d的相遇概率的平均值，Prad代表车辆i发送该消息的当前需要发送可能性，Pcfd代表该消息的当前完成发送可能性。
4.根据权利要求1所述的车辆自组织网络中基于复制的自适应路由方法，其特证在于，所述的步骤(5)中车辆i重设的该消息的当前需要发送可能性Pirad，公式如下:
5.根据权利要求1所述的车辆自组织网络中基于复制的自适应路由方法，其特证在于，所述的步骤(5)中车辆j重设的该消息的当前需要发送可能性P_d，公式如下:
全文摘要
一种车辆自组织网络中基于复制的自适应路由方法，包括步骤当一辆拥有消息拷贝的车辆i遇见一辆没有该消息拷贝的车辆j时，判断该消息的当前需要发送可能性是否等于0；如等于0时，则不拷贝该消息；否则拷贝，并进入下一步；车辆i计算该消息的当前完成发送可能性，比较当前完成发送可能性和当前需要发送可能性；如果当前完成发送可能性大于或等于当前需要发送可能性，则车辆i和车辆j分别将各自的该消息的当前需要发送可能性设置为0；否则车辆i对该消息产生数量为L份拷贝，并且将产生的消息拷贝平分给车辆i和车辆j，并进入下一步；车辆i和车辆j各自重设该消息的当前需要发送可能性。本发明以较小的通信代价实现较高的发送成功率。
文档编号H04L29/08GK103248570SQ201310143310
公开日2013年8月14日 申请日期2013年4月23日 优先权日2013年4月23日
发明者邓左祥, 朱燕民, 李明禄 申请人:上海交通大学