1.一种用于车联网的路由优化系统,其特征在于:所述路由优化系统包括初始化设置模块、建立路由表模块、期望排序模块、建立链路模块和发送/接收数据包模块;
所述初始化设置模块,用于节点最大通信距离设置、发送功率设置、f值设置、k值设置;
其中,f表示数据传输方向;f取值为{0,1};k值为预设值,其值的大小可变;该值的取定主要与预定最佳通信节点有关;
所述建立路由表模块,用于各节点周期性的广播/接收Hello消息,同时根据接收的Hello消息建立并维护路由表;
所述期望排序模块,用于各节点根据路由表中的信息计算各直接通信节点的期望值,然后根据期望公式计算得出的各直接通信节点DCN节点的期望值大小,并对各DCN节点按期望值从大到小重新排序;过程如下:步骤3.1、各节点根据路由表中的信息,结合本节点设置的初始条件,依据期望公式依次计算各节点期望值;
其中,期望公式如下:
(1)(1)式中:S为信源信号强度,N为DCN节点收到本节点信号的信号强度,L为信源最大通信距离,X为链路两节点之间的距离,Vs为源节点移动速度,VN为DCN节点移动速度;
(1)式中,S与N的关系式为:
(2)(2)式中,S为信源信号强度,N为DCN节点收到本节点信号的信号强度,β0、β1表示衰减系数,X为信源与DCN节点的距离;
步骤3.2、其中,当数据传输方向与源节点移动速度方向相同时,f取0;当数据传输方向与源节点移动速度方向相反时,f取1;
步骤3.3得出各节点期望值后,对路由表中各节点按照期望值大小从大到小重新排序;
所述建立链路模块,用于当源节点/中间节点需要发送数据时,源节点/中间节点首先广播一条指向DCN节点的RREQ消息,然后等待接收DCN节点的路由请求回应消息;当DCN节点收到源节点/中间节点的RREQ消息时,DCN节点根据自身状态向源节点/中间节点回复一条指向源节点/中间节点的RREP消息以完成链路建立过程;
所述发送/接收数据包模块,用于当链路建立完成后,源节点/中间节点开始向DCN节点发送数据包;DCN节点则开始接收数据包,同时DCN节点时刻监测链路状态。
2.如权利要求1所述的一种用于车联网的路由优化系统实现的路由优化方法,其特征在于:所述路由优化方法包括如下步骤:步骤1:各节点对本节点进行初始化设置,所述初始化设置包括读取节点最大通信距离、读取默认发送功率、设置f值、根据默认最佳通信距离设置k值;
步骤2:各节点广播Hello消息并建立路由表;
步骤3:各节点对路由表中的节点进行期望值计算并排序,过程如下:步骤3.1、各节点根据路由表中的信息,结合本节点设置的初始条件,依据期望公式依次计算各节点期望值;
其中,期望公式如下:
(1)(2)式中:S为信源信号强度,N为DCN节点收到本节点信号的信号强度,L为信源最大通信距离,X为链路两节点之间的距离,Vs为源节点移动速度,VN为DCN节点移动速度;
(1)式中,S与N的关系式为:
(2)(2)式中,S为信源信号强度,N为DCN节点收到本节点信号的信号强度,β0、β1表示衰减系数,X为信源与DCN节点的距离;
步骤3.2、其中,当数据传输方向与源节点移动速度方向相同时,f取0;当数据传输方向与源节点移动速度方向相反时,f取1;
步骤3.3得出各节点期望值后,对路由表中各节点按照期望值大小从大到小重新排序;
步骤4、建立从源节点/中间节点到DCN节点的通信链路;
步骤5、源节点/中间节点进入数据发送/接收过程;
步骤6、重复以上步骤2至步骤5,直至数据包成功从源节点传递到目的节点。
3.如权利要求2所述的路由优化方法,其特征在于:所述步骤2中,各节点广播Hello消息并建立路由表的过程如下:步骤2.1、各节点周期性广播包含本节点坐标、移动速度、节点运动方向、接收到的节点ID及对应的信号强度等字段的Hello消息;
步骤2.2、各节点同时接收周围节点广播的Hello消息;然后根据接收到的Hello消息建立并维护路由表;
步骤2.3、路由表建立完成后,各节点周期性发送及接收Hello消息,并根据最新接收的Hello消息更新及维护路由表。
4.如权利要求2或3所述的路由优化方法,其特征在于:所述步骤4中,建立从源节点/中间节点到DCN节点的通信链路的过程如下:步骤4.1、当源节点/中间节点需要向目的节点发送数据包时,节点首先从路由表中寻找是否包含目的节点;若路由表中包含目的节点,则直接广播一条指向目的节点的RREQ;若不包含目的节点,则广播一条指向最优DCN节点的RREQ消息;
步骤4.2、节点收到指向自己的RREQ消息后,首先判断本节点的状态,若节点处于空闲状态,则向源节点/中间节点回复一个RREP消息;
其中,所述空闲状态是指该节点先前没有接收到别的节点发来的指向本节点的RREQ消息,且本节点当前不需要向别的节点发送数据包;
步骤4.3、源节点/中间节点收到对应节点回复的RREP消息后,此时两节点之间链路建立完成。
5.如权利要求2或3所述的路由优化方法,其特征在于:所述步骤5中,源节点/中间节点进入数据发送/接收过程如下:步骤5.1、链路建立完成后,源节点/中间节点开始发送包含指向DCN节点的数据包,同时DCN节点则开始接收数据包;
步骤5.2、DCN节点开始接收数据包后,DCN节点根据数据包目的节点与本节点路由表中DCN节点的关系广播一条RREQ消息;
步骤5.3、同时,数据包接收过程中,DCN节点实时监测链路状态;
其中,DCN节点实时监测链路状态包括:
步骤5.4、若数据接收正常,则继续监测链路状态直到数据传输完成;若数据接收过程中链路失效,则DCN节点再次广播一条RREP消息;源节点/中间节点接收到DCN节点再次发来的RREP消息后,重新开始发送数据包;
步骤5.5、若DCN节点广播的RREP消息次数超过3次,则广播一条路由错误消息向上游节点请求路由删除;源节点/中间节点收到DCN节点发来的RRER消息后,把该DCN节点从路由表中删除;然后重复步骤3 5;
~
步骤5.6、若数据包成功从源节点/中间节点向DCN节点传输完成,则DCN节点充当新的中间节点并从步骤2开始进入路由建立过程。