[发明专利]车载自组织网络的单播路由转发方法、芯片及通信系统

说明书

技术领域

本发明涉及智能交通领域，具体涉及一种车载自组织网络的单播路由转发方法、芯片及通信系统。

背景技术

先介绍本领域常用技术术语：

VANET：Vehicle Ad-hoc NET work，车载自组织网络；

VSM：Vehicle Safety Message，车辆安全信息；

MANET：Mobile Ad-hoc NET work，移动自组织网络；

Geocast：位置辅助多播；

MRT：Message Relation Table，通信关系表；

DstIP：目的IP地址；

NextHopMAC：下一跳MAC地址；

SrcMAC：源MAC地址；

SrcIP：源IP地址；

DstMAC：目的MAC地址；

DM：Directly Messaging，直接通信；

MOPR：Movement Prediction based Routing，运动预测算法；

GPSR：Greedy Perimeter Stateless Routing，贪婪周边无状态路由；

GPCR：Greedy Perimeter Coordinator Routing，贪婪周边协调路由；

GPS：Global Positioning System，全球定位系统；

MAC：Media Access Control，介质访问控制层；

FIB：Forward Information Base，转发信息表；

RIB：Routing Information Base，路由表或路由择域信息库；

UDP：User Datagram Protocol，用户数据报协议。

车载自组织网络（VANET）是自组织网络一种特殊形式，依靠短距离通信技术实现车辆与车辆以及车辆与路边基站之间的通信，在一定通信范围内的车辆可以相互交换各自的车速、位置等信息和车载传感器感知的数据，并自动的连接建立起一个移动的网络。VANET中，通常单跳通信范围只有几百米到一千米，每一个车辆不仅是一个收发器，同时还是一个路由器，只有采用多跳的方式才能把数据转发给更远的车辆。VANET在交通运输中的出现，扩展了驾驶员的视野与车载部件的功能，提高道路交通的安全与高效，典型的应用包括：行驶安全预警，利用车辆间相互交换状态信息，通过车载自组网提前通告给驾驶员，建议驾驶员根据情况作出及时、适当的驾驶行为，有效的提升了驾驶员的注意力，提高驾驶的安全性；协助驾驶，帮助驾驶员快速、安全的通过“盲区”。

VANET具备传统自组织网络（Ad-hoc）所有特点的同时又有车载无线网络的特殊性：VANET中车载节点快速移动；网络拓扑动态变化且迅速；车载节点密度分布不均；无线通信信道不稳定；车载节点间通信窗口时间短；车载节点间周期交互安全信息报文。

区别于传统的Ad-hoc，VANET绝大部分由车载节点所组成，其余部分由路边节点组成，车载节点安装在车辆上，随车辆移动，使每个车载节点间保持较快的相对位移速度，因而使得车载节点间通信时多普勒频移引起的码间干扰问题凸显，车载节点间相对速度越大码间干扰越大，正因如此，道路两侧相向行驶的车辆在通信时，即使双方速度较低，其较大的相对位移速度同样会导致显著的码间干扰现象，这一问题在高速公路环境中相向而行的车辆间通信时会更加严重，主要体现在：一方面，由于道路的局限，尤其在城市道路两旁多为密集的建筑物时，VANET拓扑多呈现带状结构，车辆发出的无线电波在垂直于车辆行驶的两个方向上不能有效的传播，虽然，道路两旁的建筑物或其它物体能够反射无线电波，但是多径传播时延同样会引起码间干扰；另一方面，VANET的带状结构相较圆形或蜂窝网络，对网络拓扑和网络环境更加敏感，当道路环境复杂时（尤其在城市环境中），VANET的无线通信信道会异常糟糕且不稳定，这些问题综合导致VANET中不同车载节点间的可通信窗口时间短暂且不稳定。从网络拓扑角度看，车载节点的快速移动导致网络拓扑呈现极不稳定的状态，拓扑实时变化且迅速，当两个车载节点间的通信需要其它多个中间车载节点转发时，中间车载节点快速变化的网络拓扑将导致这两个车载节点间的通信举步维艰，其通信效率低下且网络带宽占用量大，中间车载节点的可用通信能力将大打折扣，传统的基于路由学习的全网路由方法变得不适用。

发明内容