[发明专利]一种VANET中基于连通性的多因素决策路由协议

说明书

本发明涉及一种结合城市VANET网络的特点以及路由协议设计中存在的问题适用于城市场景下的VANET中基于连通性的多因素决策路由协议。本发明的多因素决策路由协议，网络中每个车辆节点都配备有导航定位系统和电子地图设备，周期性的获取自身信息，同时，获得RSU的位置以及道路拓扑结构；当网络中有车辆节点需要发送数据包到目标节点时，目标节点的实时信息通过位置服务反馈系统来获取，获取后添加到数据包包头中。本发明通过车辆节点与部署在路边RSU信息交互、以及多类别的V2R消息统计来获取道路上车辆的分布情况，从而计算出道路密度，以保证连通性与短路径优先为原则选择一条连接源节点到目标节点的最优路径。

技术领域

本发明涉及一种结合城市VANET网络的特点以及路由协议设计中存在的问题适用于城市场景下的VANET中基于连通性的多因素决策路由协议(The Multi-factor DecisionRouting Protocol Based on Network Connectivity in VANET,MDCR)。

背景技术

近年来，随着汽车工业、电子通信、计算机等领域的飞速发展，智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)应运而生。车载自组织网络(Vehicular Ad-Hoc Networks,VANET)作为未来智能交通发展的重要方向，它是以配备通信传输模块的车辆和道路基础设施为节点，实现车辆与车辆之间(V2V,Vehicle-to-VehicleCommunication)以及车辆与道路设施之间(V2R,Vehicle-to-Road Side UnitCommunication)的信息交换，从而形成了由车辆与道路基础设施组成的无中心、自组织、拓扑变化较频繁的实体网络。路由协议作为该网络体系的核心，对改善车载自组织网络通信的可靠性与时效性起到关键作用。因此，设计出适应车载环境的路由协议算法受到了越来越广泛的关注。

目前，VANET路由协议设计中主要面临的问题有以下几个方面：

道路稀疏性导致丢包率大。当数据包传输选择了密度过低的道路段时，在数据包的转发过程中将无法找通讯范围内合适的下一跳，导致数据包丢包的情况，降低了路由性能的可靠性。

目标节点过时性。目前大多数路由协议中，源节点通过位置服务系统获得目标节点的位置信息后，都是假定目标节点位置不动的。但实际车载环境中，由于车辆节点的高速移动性，忽略目标节点位置的改变必然会降低数据包传输的成功率。

数据包转发易陷入局部最优。基于地理位置的路由协议中，很多协议基于单因素(欧式距离)来选择下一跳转发节点，即贪婪算法。这种策略由于考虑因素较少，易陷入局部最优，采用恢复的转发策略又会增加端到端延迟，影响路由协议性能。

大多数基于地理位置的路由协议多采用局部选择思路，重视依据位置信息选择下一跳转发节点，但忽略了车载环境中，车辆移动轨迹受限以及车辆轨迹可预测的问题，导致容易陷入局部最优。另一类路由协议大多考虑了道路以及基础设施因素，依据路由策略选择由源节点到目标节点的最优路径。但却忽略了高速拓扑变化的车载环境中目标节点的移动性、道路车辆分布的时变性、以及节点转发信息的实时性等问题，导致通信链路容易中断。所以设计出适应于城市场景下的VANET路由协议具有很强的理论和工程意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旨在提高车辆间通信的可靠性和时效性，应用在城市场景下的基于地理位置路由协议的基础上引入了电子地图，路由设计中有效的将车辆信息与道路信息相结合，实现路由策略的最优化的VANET中基于连通性的多因素决策路由协议。

本发明的目的是这样实现的：