[发明专利]一种基于路边基站的车载自组织网络路由的方法

摘要

一种基于路边基站的车载自组织网络路由的方法，属交通智能技术领域。本发明包括以下步骤。步骤一：在城市的十字路口放置路边通信基站，所有RSU通过有线连接到位置服务器，RSU负责收集车辆地理位置信息，并传送到位置服务器记录，位置服务器管理所有车辆的位置信息以及道路的交通状况信息；步骤二：车辆A向位置服务器查询到车辆B的路由路径，服务器通过加权的Dijkstra算法为车辆A计算路由路径；步骤三：车辆获取路由路径后，沿路由路径通过地理转发发送到车辆B。本发明利用RSU基站以及位置服务器收集车辆地理信息，并提供路由路径，可以大量降低路由开销和传输时延，提高车载无线自组织网络的带宽利用率，提高数据分组传递率。

主权项

1.一种基于路边基站的车载无线自组织网络路由方法，该网络包括车辆、RSU基站、位置服务器，其中RSU基站是带有无线收发功能的通信设备，它能与车辆进行无线通信；RSU基站通过以太网连接到位置服务器，位置服务器是一个通用计算机，能够存储所有车辆的位置信息，车中带有车载通信设备，可以与其他车辆以及RSU基站进行无线通信，该车载无线自组织网络路由方法，步骤如下：步骤1：RSU基站负责该路口各路段的车辆信息收集；车辆行过十字路口更换道路时，向该RSU基站发送位置更新数据包，位置更新数据包内容为(X,Y,Vx,Vy,Road1,Road2,IP)，(X,Y)是坐标，(Vx,Vy)是速度分量，Road1,Road2为换道前后的道路编号，IP是车辆的IP地址，上述信息通过车载的GPS设备和电子地图获取，RSU基站接收信息后，在位置服务器中更新车辆的位置；(1)车辆通过电子地图感知到处于十字路口状态，在检查到驶向另外的道路以后立即发送位置更新数据包给所在路口的RSU基站，RSU基站根据位置更新数据包中的IP地址向位置服务器查询该车辆的信息，并将它在位置服务器中的地理位置，速度，所在道路编号信息更新；(2)位置服务器每隔一个固定的时间间隔T=T₁-T₂后计算地图中道路的交通信息，该计算包括以下几个参量R_comm=△N/(T₁-T₂)R_comm是在单位时间里该道路上发生了多少次路由转发，其中T₁、T₂分别指两个时刻，△N代表在T₁到T₂的时间间隔内在该道路上转发数据的次数，参量R_comm代表该道路参与到转发中的频率，频率越高则代表该道路越繁忙，网络堵塞的可能性越大；D_v=N_v/LD_v代表该道路上车辆的密度，计算方法为在该道路上的车辆数除以道路长度，该数值越大，代表该道路上车辆越多，连通性能越好，也越容易被选为转发道路，其中N_v是当前在该道路上的车辆总数，L是道路的长度；W_i=(λD_v)^α/(kR_comm)^βWi为该道路交通权重，该参量是D_v和R_comm的综合度量，该值表示车辆密度大，通信频率越小则交通权重越大，该道路越容易被当选为路由路径，其中λ,k分别是D_v,R_comm的系数因子，α,β分别是D_v,R_comm的指数因子；步骤2：车辆A获取向车辆B通信的路由路径；车辆A向该道路两端的RSU基站发送路径查询消息，RSU基站收到查询后，将查询发送给位置服务器，由位置服务器采用加权的Dijkstra算法计算出路由路径并返回给RSU基站，RSU基站将收到的路由路径发送给车辆A，基站发送的内容包括(Vi,Vj.....V_k,X_B,Y_B),其中V_i,V_j....V_k是转发需要经过的RSU基站编号，(X_B,Y_B)为目的车辆B的位置；(1)车辆A通过电子地图获取该道路两端RSU基站地址，通过地理路由转发方式向基站发送路由查找消息；(2)RSU基站接收到消息后，以自己V_i为起点、目的车辆最近的基站V_d为终结点向位置服务器查询路由路径，位置服务器采用加权的Dijkstra算法计算路由路径，并将路由路径以及总体权重因子返回给RSU基站，其计算步骤如下：1.规定两个路口即顶点不相通时，它们之间的道路交通权重W=0,S集为参与转发的路口集合，按转发顺序排放，T为除去S集后剩下的所有路口，其中V_i,V_j是路口RSU基站编号，起始时，S集合中只包含一个RSU基站V_i,其他都在T中,V代表所有RSU基站的集合；2.在T中寻找路口RSU基站V_p，使得W_SVp=Max(W_SV1,W_SV2,.......W_SVk),V_k∈T，将基站V_p加入到S中，并在T中除去V_p，(W_SV1,W_SV2,.......W_SVk)是T中各个RSU基站到S集的最大交通权重，V_k代表属于T集的RSU基站，W_SVp代表V_p到S的交通权重；3.若V_p是目的路口V_d，寻路终结，若不是则重复1、2步，直到找到目的转发路口V_d；4.如果路由路径中发现目的车辆所在路段的两个RSU基站均被包括进去，则删除最后一个转发路口V_d；5.计算出路由路径后，计算该路由路径的总体权重因子,总体权重因子用于原车辆判断不同路径的优劣，计算公式如下：Weight=1NΣimWiroad]]>其中N为需要经过的道路数量，Wi_road为第i条道路的道路交通权重，Weight是该路径的总体权重因子，m代表路由路径包含的道路总数量；(3)RSU基站收到位置服务器的返回后，RSU基站构建一个回复数据包，将(2)中计算的路由路径和总体权重因子添加到其中，将回复数据包转发到车辆A；(4)车辆A收到分别来自道路两端RSU基站的回复数据包后，选择其中总体权重因子大的路由路径；步骤3：车辆A获取路由路径后，将路由路径放入要发送的数据包的分组头部，按照转发路口的顺序,采用基于地理位置转发方式将数据转发到车辆B；(1)车辆A获取路由路径后，实现转发数据，若发现车辆B在本道路上，则直接向车辆B转发数据，若不是，则转到下一步；(2)车辆A获取到车辆B的路由路径后，车辆A按照收到的路由路径(V_i,V_j....V_k)后，将其放入数据分组的头部，车辆按照数据包里的路由路径，依次向其中的各个路口RSU基站转发数据，每个路口RSU基站收到数据包后，将自己的编号从数据分组头部中去除，当数据转发到了最后的RSU基站V_k，则转到下一步；(3)V_k从位置服务器获取车辆B的位置，将车辆B的地理位置放入数据分组的头部，通过地理转发发送到车辆B，其中车辆B的位置由位置服务器预测，其方法是车辆B在T₁时刻向RSU基站更新地理位置后，通过△t时间后，位置服务器会对该车辆B的地理位置进行预测，预测的计算公式为X'=X+Vx*△tY'=Y+V_y*△t其中(X,Y)是车辆B在T₁时刻的地理坐标，V_x,V_y是车辆B在T₁时刻的速度分量，(X',Y')是在T₁+△t时刻预测的地理坐标，方法结束。