基于车载短距离通信网的快收敛蚁群路由建立方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于车载短距离通信网的快收敛蚁群路由建立方法，属于车载通 信网技术领域。
【背景技术】
[0002] 车载短距离通信（VehicletoX;V2幻网络是通过无线通信、GPS/GIS、传感等短 距离通信技术实现的车内（CAN-ControllerAreaNetwork)、车路（Vehicle-2-RSU)、车间 (Vehicle-2-Vehicle)、车外（vehicle-2-Infrastruc1:ure)、人车（Vehicle-2-Person)之 间的通信。
[0003] V2X网络中车载节点的通信距离定义在300米左右，且V2X网络中的车辆处于快速 移动状态，该对节点之间的路由选择、建立及维护提出了极高的要求，传统的路由建立及维 护方法并不适用于V2X网络。
[0004] 蚁群算法是一种可W在复杂的网络环境中取得优化路由的方法，该算法通过配置 人工妈蚁模拟真实妈蚁的路由过程，模拟过程中，模拟的信息素浓度随人工妈蚁经过数量 的增加而加强，随时间延长而挥发。V2X网络由于网络环境复杂而可借助于蚁群算法的思想 选择、建立路由，然而，将蚁群算法直接应用于V2X网络存在如下问题：
[0005] 第一，收敛速度慢。由于蚁群算法需要借助大量人工妈蚁，通过探索所有可能的路 径，然后经过足够时间的循环才能找到最佳路由，因此收敛速度比较慢，而V2X网路的网络 结构变化快，蚁群算法较慢的收敛速度会造成获得的路由结构不能适应快速变化的网络结 构；
[0006] 第二，大量无效行走影响系统性能。蚁群算法初始时人工妈蚁是按照各个路径平 均概率行走。V2X网络中，数据传输一般是沿道路方向，借助反向车辆的路由很少使用，直接 应用蚁群算法，在初始阶段，会造成大量人工妈蚁的无效行走。
【发明内容】
[0007] 鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种基于车载短距离通信网的快收敛蚁群 路由建立方法，该方法充分利用V2X网络的特性，对蚁群算法进行了改进，既减少了人工妈 蚁的无效行走，又极大增加了蚁群算法的收敛速度，提出了一种适应于V2X网络的路由建 立方法。
[0008] 为实现上述目的，本发明采用W下技术方案：
[0009] 基于车载短距离通信网的快收敛蚁群路由建立方法，其特征在于，方法包括如下 步骤：
[0010] 节点接收周围节点胁。跳信息，根据也跳信息确定周围节点的距离及行车方向；
[0011] 由源节点到目的节点逐级确定选择带；
[0012] 对选择带内的节点编号；
[0013] 依据编号对各节点初始化信息素；
[0014] 利用蚁群算法建立路由。
[0015] 进一步的，
[0016] 所述蚁群算法建立路由的过程是：
[0017] (1)初始化循环次数，蚁群参数等；
[0018] (2)确定人工妈蚁从一个节点到另一个节点的转移概率公式：
[0019]
【主权项】
1. 基于车载短距离通信网的快收敛蚁群路由建立方法，其特征在于，方法包括如下步 骤： 节点接收周围节点的心跳信息，根据心跳信息确定周围节点的距离及行车方向； 由源节点到目的节点逐级确定选择带； 对选择带内的节点编号； 依据编号对各节点初始化信息素； 利用蚁群算法建立路由。
2. 如权利要求1所述的基于车载短距离通信网的快收敛蚁群路由建立方法，其特征在 于，所述蚁群算法建立路由的过程是： (1) 初始化循环次数，蚁群参数等； (2) 确定人工蚂蚁从一个节点到另一个节点的转移概率公式：
(3) 更新信息素； (4) 循环结束，蚁群建立路由过程结束，路由建立。
3. 如权利要求2所述的基于车载短距离通信网的快收敛蚁群路由建立方法，其特征在 于，所述各节点初始化信息素的方法是： 若源节点、本级选择带内节点及下一级选择带内节点行车方向相同，则设信息素值为 总信息素值除以总节点数；若源节点、本级选择带内节点及下一级选择带内节点行车方向 不同，则设信息素值为〇。
4. 如权利要求3所述的基于车载短距离通信网的快收敛蚁群路由建立方法，其特征在 于，所述逐级确定选择带的方法是： 沿源节点的行车方向，在满足业务带宽要求的情况下，确定源节点覆盖范围边缘的一 定宽度范围为第一级选择带；若源节点到目的节点需经过N级中间节点建立路由，则确定 第N-I级选择带内的中间节点覆盖范围边缘的一定宽度范围为第N级选择带。
5. 如权利要求4所述的基于车载短距离通信网的快收敛蚁群路由建立方法，其特征在 于，对源节点及各中间节点按照如下公式分配功率：
其中，T表示由源节点、中间节点及目的节点组成的路由，（u，V)表示路由T的相邻两 个节点，e(u，V)是边（u，V), I (u.v)表示其他中间节点的发送信号对节点V存在的干扰， R(u.v)是u，v之间的带宽〇是接收节点的最小信干比。
6. 如权利要求4所述的基于车载短距离通信网的快收敛蚁群路由建立方法，其特征在 于，所述选择带的宽度范围由应用设定的最低速率及系统设置的选择范围宽度决定。
7. 如权利要求5所述的基于车载短距离通信网的快收敛蚁群路由建立方法，其特征在 于，节点接收周围节点的心跳信息，根据心跳信息中各节点的车辆位置信息，计算出各车载 节点与本节点的距离，并判断出各车辆相对于本节点的行车方向。
【专利摘要】本发明公开了一种基于车载短距离通信网的快收敛蚁群路由建立方法，包括如下步骤：节点接收周围节点的心跳信息，根据心跳信息确定周围节点的距离及行车方向；由源节点到目的节点逐级确定选择带；对选择带及选择带内的节点编号；依据编号对源节点及各中间节点初始化信息素；利用改进的蚁群算法建立路由；并对源节点及各中间节点分配最优的发送功率。本发明充分利用V2X网络的特性，对蚁群算法进行了改进，既减少了人工蚂蚁的无效行走，又极大增加了蚁群算法的收敛速度，提出了一种适应于V2X网络的路由建立方法。
【IPC分类】H04L12-721, H04L29-08
【公开号】CN104753783
【申请号】CN201310745911
【发明人】王成金, 陈山枝
【申请人】北京大唐高鸿数据网络技术有限公司, 电信科学技术研究院
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月30日