一种车载自组织网络中基于主动链路状态感知的机会路由方法
【专利摘要】本发明提供一种基于主动链路状态感知的车载自组织网络机会路由方法，针对车载自组织网络高动态拓扑中无线网络间歇性中断、通信困难的场景：（1）提出了路段链路断开处主动向路口发起预警的DA机制以及链路状态更新的方法；（2）路口通过最近m个Hello消息周期的链路状态统计，计算路段无线链路随后重新连接概率的RP值；（3）改进GPSR路由协议，加入携带-转发机制，在路口通过主动链路状态感知机制得到具有最大重连概率的路段，使用改进的贪婪算法辅助路由进行转发决策。提高了数据投递率，减小了时延和开销，增强了城市路口数据包转发的稳定性、及时性和可靠性。
【专利说明】一种车载自组织网络中基于主动链路状态感知的机会路由方法
[0001]【技术领域】
本发明涉及车载无线网络【技术领域】，提出一种机会路由中的链路状态主动感知的机制，并给出一种路段链路重连概率的计算方法。
【背景技术】
[0002]车载自组织网络(Vehicular Ad Hoc Networks,车载自组织网络)是由车载单元和路边设施组成，通过无线数据传递与蜂窝网、W1-Fi及陆地移动无线设备连接，再通过公共网路送到移动管理中心的特殊专用网络架构。它是移动自组织网络(Mobile Ad-hocNetworks, MANET)的一个特殊范畴，具有高速动态变化的拓扑、受道路拓扑和障碍物限制、节点快速移动、密度分布不均、无线传输间歇性中断和阴影效应等特点。目前车辆都配备有GPS，通过信标消息交互获得一跳传输范围内邻居的位置、速度、方向和目的等信息，选择最优邻居来转发数据包。
[0003]车载自组织网络中基于地理的延时容忍网络(Delay Tolerant Networks, DTN^PI机会路由常与全球卫星定位系统GPS和电子地图相结合，目前已经成为研究热点，具有挑战性和机遇。
[0004]机会路由通常用节点到目的的最短路期望传输计数(Expected TransmissionCount,ETX)值、跳数或地理距离作为计 算优先级的指标筛选最佳节点。如果没有这样的节点，将携带转发寻找更好的机会。它的核心是寻找一个候选转发节点集，再选择优先级高的节点转发。车载自组织网络中典型的地理机会路由有GPSR、GPCR、MORCD, T0-G0, GeOpps,GeoDTN+等。
[0005]车载自组织网络中机会路由协议的目的如何获取实时准确的链路状态信息。有助于提高路由协议端到端的可靠性和及时性。而车载自组织网络中现有路由方法链路感知方案多由源节点或路口节点发出，不仅被动且浪费有限资源，且导航系统或路边设施的历史统计数据不能反映实时链路状态，造成较大时延和开销。
【发明内容】
[0006]本发明提出一种车载自组织网络中基于主动链路状态感知的机会路由方法(即机会路由协议DARP (Disconnection Alerts Routing Protocol),用于解决提高端到端通信的可靠性，减少机会路由获取链路状态信息的时延和开销。
[0007]所述方法主要包括以下步骤:
[0008]步骤1:确定路段 中的节点的四种状态；
[0009]步骤2:DA (Disconnection Alerts断开警告)机制主动感知链路断开,发送BAP(Border node Alerts Packet边界节点警告包)报文；
[0010]步骤3:路口 IN更新链路状态，广播IN_BAP (Intersection Node_BAP路口节点BAP)；[0011 ]步骤 4:重连概率(RP, Re-connection Probability,)值的计算；
[0012]步骤5:选择最大路段上的节点执行贪婪转发。
[0013]以下是对每一个步骤的详细说明:
[0014]步骤1:车载自组织网络中所有车辆都装备了 GPS及当前区域的电子地图，车载自组织网络中节点通过周期性的HELLO报文交互建立邻居列表，获取一跳范围内邻居的地理位置，根据自己和邻居的位置关系，判定自身的节点类型:路口节点(Intersection Node,IN)、前后都有邻居的队列节点(Party Node，PN)、只有一边有邻居的边界节点(BorderNode, BN)、前后都没有邻居的孤立节点(Isolated Node, SN)。
[0015]步骤2:DA机制检测到节点的状态置为边界节点BN时，即刻生成一个警告当前路段断开的BAP报文发送给路口 IN，当IN节点接收到一个BAP报文时，立即更新本地路口与相邻路口的连接状态Cij,取值范围0-1，然后丢弃该BAP。IN按HELLO消息周期性检查本地链路状态表，如果在一个周期的时间内没有收到BAP报文，则默认该条链路是完全连接的Cij [0]=lo另外，若路口节点IN周期性检测自己的邻居列表在Ia方向没有邻居节点时，更新ab链路为非连接状态(；」[0]=0。
[0016]步骤3:路口节点更新路段链路状态七」=[(^，RPij]，生成新的IN_BAP报文，以广播的方式向当前路口的所有节点更新已断开路段的信息，当路口节点接收到IN_BAP报文时，则比对链路状态列表中路段IiL的状态更新时间与IN_BAP报文中该路段的链路状态更新时间的值，保留最新的Cij和RPij。
[0017]步骤4:通 过最近m个HELLO周期的链路状态统计，计算该链路的重连概率:
【权利要求】
1.一种车载自组织网络中主动链路状态感知的机会路由方法，其特征在于，该方法包括以下步骤: 步骤1:确定路段中的节点的四种状态； 步骤2:DA机制主动感知链路断开，发送BAP报文； 步骤3:路口 IN更新链路状态，广播IN_BAP ； 步骤4:重连概率(RP)值的计算； 步骤5:选择候选转发节点集中邻居节点所在路段中的RPu最大的节点作为新的候选转发节点，执行贪婪转发。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1，车载自组织网络中节点通过周期性的HELLO报文交互建立邻居列表，根据自己和邻居的位置关系，判定自身的节点类型:路口节点(IN)、前后都有邻居的队列节点(PN)、只有一边有邻居的边界节点(BN)、前后都没有邻居的孤立节点(SN)。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2，节点判定自身状态为边界节点BN后，开始主动链路状态更新:BN主动触发此路段断开的BAP报文，通知路口节点IN链路断开；如果传递BAP报文的节点在目的路口方向上没有下一跳，则丢弃该BAP报文，由于这目的路口方向存在另外的距离路口更近的BN已经生产了新的到该路口方向的BAP报文；当IN节点接收到一个BAP报文时，则更新本地路口与相邻路口的连接状态Cu (取值为0-1)，然后丢弃该BAP报文。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3，本地路口节点IN通过接受BAP报文或IN_BAP报文，更新本地路口节点IN到相邻IN的链路状态Sij ;假设当前路口与相邻路口之间链路状态为SftCij，RPij]，其中=Cij表示路段IiIj是否连接，其中Cij=I表示当前路段处于连接状态，Cij=O表示非连接；根据更新的链路状态Sij= [Cij, RPij]生成新的IN_BAP报文，向当前路口的所有节点广播已断开路段的信息。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4，路口Ia根据最近m个Hello消息周期内链路状态统计得到的、路段反映了链路稳定性的重连概率RPu值，取值范围为[0-1];当1?^ e (O, I)时，RPij表示路段在下一个Hello报文间隔时重新连接的概率。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述RPij值统计了最近m个Hello周期的
链路状态，且在当前时刻，路段I山的重连概率为
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤5，路口节点IN具有最高的优先级，若邻居列表中存在IN，首先发送给IN，节点发送一个数据包，通过以下步骤进行: (I)将要发送数据的节点按步骤I所述方法更新节点状态，决定数据报文的传输方式，即IN按路口模式转发分组，BN、PN和SN按直路模式工作； (2)直路模式:节点采用贪婪算法传递给距离目的最近的节点，当链路中断时，由于道路的宽度有限，不存在边界转发的空间，采用存储转发模式继续传输数据报文直至遇到下一个贪婪节点； (3)路口模式: I.1N遍历邻居列表，首先通过贪婪算法得到一个距离目的地比IN更近的候选转发节点集； ?.如果转发节点集为空，则分组继续存储在当前节点的缓存中，否则进入步骤ii1.1i1.遍历步骤i得到的链路状态表，然后比对这些候选节点所在路段的链路状态(Cij, RPij)，将位于Cij [O] =O的路段上的节点从步骤i的转发节点集中去除； iv.如果步骤iii的候选转发节点集不为空，则按贪婪算法选择其中距离目的地最近的节点执行转发，否则，进入步骤V ； V.比较步骤i得到的候选转发节点集中邻居节点所在路段的RPij,并选择RPij最大的路段上的节点作为新的候选转发节点集； v1.在步骤V得到的新候选转发节点集中按贪婪算法选择距离目的地最近的节点执行转发； (4)数据包在道路拓扑上根据携带数据的节点位置使用对应的模式，直到传输至目的或者因到期而丢弃。
【文档编号】H04W40/24GK103546937SQ201310499578
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年10月22日 优先权日:2013年10月22日
【发明者】陈前斌, 符媛柯, 刘杰, 唐伦 申请人:重庆邮电大学