[发明专利]车辆自组网络的路由系统及方法

说明书

技术领域

本发明关于一种车辆自组网络的路由系统及方法，特别是涉及一种基于相遇预测的支持多接收节点的车辆自组网络的路由系统及方法。

背景技术

近年来短距离无线电通信技术得到了飞速的发展，例如专用短程通信(DSRC)技术。这些技术推动了车辆间的通信，为车辆自组网络的形成和发展铺平了道路。车辆自组网络是由移动车辆作为网络节点所组成的新型无线网络。车辆间通过短距无线通信设备收发数据，不仅可以实现车辆间通信，还可以和手机基站或路边基础设施通信。车辆上安装的短距无线电装置的通信范围在几十到几百米之间。每个车辆节点都可以成为数据源节点、数据接收节点，以及路由节点为其他车辆转发数据。

车辆自组网络的用途很广，可以支持多种类型的实际应用，包括紧急事故警报，广告派发，环境监测和文件共享。但是车辆自组网络具有很多自身的特点，区别于传统的移动传感器自组网络。这些特点主要包括：首先，车辆节点分布在城市道路网络中很大的区域中，因此所形成的自组网络密度较低，网络整体并不是全联通的。其次，网络中不同区域节点密度相差很大，存在着很多独立的小组，小组之间的通信受限。还有，网络中任意两个节点之间相遇机会十分有限，甚至没有，因此网络中的数据传输机会很稀有。网络中任意两个节点之间通过多跳传输的通路很难建立。最后，由于网络中的节点都是车辆，而由于车辆移动速度变化很大，移动范围很广，因此车辆节点的动态性和不确定性很大。如果想要预测某个车辆未来时刻的位置的困难很大。

用于车辆网络的路由方法已经有一些前人的工作了，但是，现有的路由方法一般都是基于传统移动自组网络的。这些方法一般都会在车辆网络基础上建立一个固定的传输拓扑，使得数据包在这个传输拓扑上被多跳转发，最后达到接收节点。传输拓扑大致分为三类，树状拓扑，网状拓扑，以及聚簇拓扑。树状拓扑中，从源节点到每个接收节点只有一条传输路径，由于车辆移动的动态性，这样的传输路径很容易出现断路导致数据包丢失。网状拓扑可以提高传输成功率，因为从源节点到每一个接收节点都有多条传输路径。在聚簇拓扑中，相互临近的车辆组成簇，每个簇有一个首领，负责组织簇内成员以及管理路由。簇首通过簇内和其他簇相邻的边缘节点传递信息到其他的簇。这些基于固定传输拓扑的路由方法有很多不足。首先，车辆节点维护传输拓扑的代价很高，尤其在动态性很强的网络中。第二，在车辆自组网络中，网络连通性很低，很难建立传输路径，即使存在传输路径，也会很快变化。第三，传输路径的不断变化和断路会导致数据传输的高延迟和高丢包率。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明之目的在于提供一种车辆自组网络的路由系统及方法，其基于车辆安装GPS导航系统，对不同车辆的传输潜能做出评估，并将之作为转发指标，形成一种适合城市车辆自组网络的路由方法，同时能支持多个接收节点。

为达上述及其它目的，本发明提供了一种车辆自组网络的路由系统，至少包括：

路径分享模组，用于车辆相遇时，每个车辆通过其自身携带的无线通信装置互相分享各自的未来行使路径；

车辆行驶路径图建立模组，用于建立车辆行驶路径图，包括所有获得的车辆的未来行驶路径，只要任意两个车辆的路径有交叉点，都记录为一个潜在的相遇；

相遇概率计算模组，用于对车辆行驶路径图中每个潜在的相遇计算其相遇概率；

传输成功率计算模组，用于在车辆行驶路径图中搜索车辆经过多跳转发到达数据接收节点的所有传播路径，并计算车辆在每条传输路径上的传输成功率；

综合传输潜能计算模组，综合所有传输路径的传输成功率，计算车辆对每个数据接收节点的综合传输潜能；以及

数据转发模组，基于相遇车辆的传输潜能，数据持有者决定是否要将数据转发给该相遇车辆

进一步地，于该数据转发模组中，若相遇车辆具有比自身高的传输潜能，则可以选择转发；同时，如果同时遇到多个车辆，数据持有者可以选择具有最高传输潜能的车辆做转发。

进一步地，该相遇概率计算模组通过对车辆的行驶时间建模，车辆到达路径交叉点的时长建模为符合伽马分布的随机变量，两个车辆是否能在路径交叉点相遇的概率取决于这两个车到达交叉点时长的随机变量。

进一步地，该传输成功率计算模组通过计算传输路径上所有转发点概率的乘积来获得传输成功率。

进一步地，该综合传输潜能计算模组通过以下公式计算该综合传输潜能：

P＝1-∑_all path i(1-p(i))，

其中p(i)为每条传输路径的成功率。