[发明专利]一种用于城市高架桥等多层级场景的车辆自组织网络路由方法

说明书

本发明涉及一种用于城市高架桥等多层级场景的车辆自组织网络路由方法，当车辆节点在某个层级上移动时，贪婪选择离目的节点最近的同层邻居车辆进行转发，同层没有可用节点时，选择离目的节点最近的层间邻居车辆进行转发。当车辆节点在上桥处时，无论向哪个道路层发送数据包都不会收到建筑的影响导致无线信号衰减。此时，节点计算各个道路层中的链路质量，最后选择目的节点所在的道路层或链路质量较高的道路层进行转发。本发明能够解决多层次场景下跳数增多及链路质量下降的问题，提升VANETs路由的整体性。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，特别是一种用于城市高架桥等多层级场景的车辆自组织网络路由方法。

背景技术

车辆自组织网络是移动自组织网络(MANETs)的一种分支，其节点为在道路上移动的车辆，包括了车辆到基础设施的通信(V2I)以及车辆之间的通信(V2V)。在VANETs中，要求车辆和车辆之间的通信数据能够不经过固定基站，而通过中间车辆来实现多跳转发。VANETs能够让网络中的车辆实时共享周边车辆及道路情况等本地信息，以增强车辆行驶的安全性和便捷性，同时也为智能交通系统和自动驾驶提供发展基础。然而，随着城市的高速发展以及居民生活水平的提高，城市中交通拥堵频率大大增加，城市高架桥等多层次的道路结构也随之增多。因此，城市中车辆分布由平面分布转化为三维分布。同时，由于车辆的高速移动性及城市建筑对无线信号的阻挡，使得VANETs的路由协议设计比普通MANET的协议更加困难。如何结合车辆移动的特点设计出城市多层次结构场景下高效稳定的VANETs路由协议是VANETs中一个重要的研究方向。

Lina Zhu等人在《Geographic Routing in Multilevel Scenarios ofVehicular Ad Hoc Networks》中分析了城市多层次结构场景对于无线信号范围和强度的影响，进而证明了基于平面的VANETs路由在三维立体场景下跳数增多，丢包率上升等问题。作者根据分析结果提出适用于城市多层次结构场景的VANETs路由协议，称为M-GOR协议。该协议将车辆节点的邻居分为层间邻居和层内邻居，层间邻居定义为与当前车辆节点位于不同层次的邻居，层内邻居定义为与当前车辆节点位于相同层次的邻居。该协议在选择下一跳节点时，综合考虑不同层次的车辆密度，层间的传播范围及邻居节点距离。但是，该协议会使数据包在不同层次间来回传播，不同层次之间的建筑会导致无线链路质量减低，使得路由整体效果不够稳定。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种用于城市高架桥等多层级场景的车辆自组织网络路由方法，以解决多层次场景下跳数增多及链路质量下降的问题，提升VANETs路由的整体性能。

本发明采用以下方案实现：一种用于城市高架桥等多层级场景的车辆自组织网络路由方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：车辆节点通过GPS及数字地图技术获取自身及目的节点信息；

步骤S2：车辆节点通过HELLO包定期广播自身信息，并接收邻居车辆广播的信息，同时根据接收到的邻居车辆的HELLO包更新自身的邻居节点列表；

步骤S3：当车辆节点接收到数据包时，检查数据包头中的目的节点标志，判断自身节点是否为数据包的目的节点，若是，则路由结束；若不是，则执行步骤S4；

步骤S4：接收到数据包的车辆节点根据数据包头中的目的节点标志与邻居节点信息判断数据包的目的节点是否在邻居节点列表中，若在，则将数据包转发至目的节点，并返回步骤S3；若不在，则进入步骤S5:；

步骤S5：接收到数据包的车辆节点确认自身是否位于上桥处，若是，则执行步骤S6；若不是，则执行步骤S9；

步骤S6：接收到数据包的车辆节点将数据包存在缓存中，并向每个道路层上无线范围内的最远邻居发送道路探测包并在道路探测包中写入当前时间；