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专利号: 2019107129016
申请人: 重庆邮电大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2024-10-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于路径探索的车联网贪婪路由方法,其特征在于,具体包括以下步骤:S1:车辆监听其他车辆的数据请求;将响应数据请求的车辆称为源车辆,发起数据请求的车辆称为目的车辆;

S2:当源车辆响应数据请求时,源车辆查找本地路由表中是否有到达目的车辆的路由路段序列,如果有就转至S8,否则转至S3;

S3:根据数字地图规划多条路由路径,作为备选路径,即根据数字地图找到从源车辆到目的车辆经过最少交叉路口的路径作为最短路径,然后将源车辆到目的车辆的路径中交叉路口数小于等于最短路径交叉路口数两倍的路径和最短路径一起作为备选路径,组成备选路径集;

S4:源车辆向每一条备选路径发送一个探测包;

S5:当目的车辆收到探测包,根据探测包中的数据信息计算各个路径的数据传输时延,并根据路段连通模型计算各路段的连通性,即路段连通模型将车辆在双向车道的行驶过程中的连通情况分为稳定连接和不稳定连接,若在携带数据车辆的通信范围内只有反向车道上有车辆,则为不稳定连接,否则为稳定连接;则路段的连通性 表示为:其中, 表示不稳定连通时路段的连通性; 表示稳定连通时路段的连通性;

S6:综合考虑数据传输时延和路段的连通性,选出最优路由路径,并按选择的路由路径回复源车辆一个回复包;

S7:判断源车辆在发出探测包t个时间内是否收到回复消息,如果收到就转至S8;如果没收到,则返回步骤S4;

S8:源车辆将选择的路由路径所经过的路段序列ID写入数据包头部,源车辆使用贪婪算法依照路由路径将数据包转发给目的车辆。

2.根据权利要求1所述的一种基于路径探索的车联网贪婪路由方法,其特征在于,源车辆向目的车辆发送的探测包以及目的车辆收到探测包后回复源车辆的回复包均包括32个字节,其中第1~2个字节为探索包的类型;第3~5个字节为备选路径的数量,即源车辆发送的探索包的数量;第6~8个字节为探索包所探索的路由路径号;第9~16个字节为探索包所要经过路段的ID序列,包括源车辆和目的车辆所在路段;第17~24个字节记录探索包发送时间;第25~32个字节记录探索包从源车辆到目的车辆被转发的跳数;

目的车辆收到探测包后回复源车辆的回复包包括32个字节,其中第1~2个字节为探索包的类型;第3~5个字节为所选路径编号;第6~8个字节为收到路径编号;第9~16个字节为回复包所要经过路段的ID序列,包括源车辆和目的车辆所在路段;第17~24个字节记录各个路径传输时延;第25~32个字节记录回复包从目的车辆到源车辆被转发的跳数。

3.根据权利要求1所述的一种基于路径探索的车联网贪婪路由方法,其特征在于,不稳定连通时路段的连通性 表示为:

其中, 表示有m个断开的链路,每条断开链路都通过反向行驶的车辆来连接的概率; 表示在道路中有m个断开链路的概率;m为在t时刻断开的链路数量;n1(t)表示同向道路在时刻t时的车辆数;n1(t)‑1表示同向道路在时刻t时的总链路数。

4.根据权利要求1所述的一种基于路径探索的车联网贪婪路由方法,其特征在于,稳定连通时路段的连通性 表示为:

其中,ρ1(t)为路段1上的车辆密度;R为两辆车之间的最大通信半径;L为两个交叉路口间路段的长度。

5.根据权利要求1所述的一种基于路径探索的车联网贪婪路由方法,其特征在于,综合考虑数据传输时延和路段的连通性,选出路由路径包括:其中,M(IS,ID)为源车辆到目的车辆备选路径集合;r为车辆备选路径集合中的最优路径;G(r)为综合考虑数据传输时延和路段的连通性的目标函数;D(r)为路径时延;PC(ei)为路径上路段的连通概率;n是路径上的路段个数。

6.根据权利要求1所述的一种基于路径探索的车联网贪婪路由方法,其特征在于,源车辆使用贪婪算法依照路由路径将数据包转发给目的车辆包括:S81、制定车辆间交换的信标消息;当前车辆是否有数据包需要转发,若有则在当前车辆的邻居表中是否有目的车辆,如果有就直接将数据包发送给目的车辆;

S82、若当前车辆的邻居表中没有目的车辆,则判断当前车辆的邻居表中是否有在交叉路口的车辆,若有则进行步骤S83;否则进行步骤S84;

S83、判断当前车辆的邻居表中是否有路径中下一个路段的车辆,如果有就转发给下个路径的车辆,否则转发给交叉路口的车辆,完成数据转发;

S84、根据当前道路最高限速和转发车辆速度确定贪婪查找半径,并根据邻居表中邻居车辆的位置信息计算邻居车辆与目的车辆的距离;

S85、根据邻居车辆与目的车辆的距离升序排列,并按照该排列对邻居车辆进行筛选;

S86、在筛选过程中,若当前车辆与邻居车辆的距离小于查找半径,则向该邻居车辆发送探寻包确定该邻居车辆是否有下一跳;

S87、若该邻居车辆有下一跳,则当前车辆将数据包发送给该邻居车辆;

S88、若筛选完所有邻居车辆均未发现符合筛选条件的邻居车辆则等待t1个时刻,返回S84重新计算贪婪查找半径。

7.根据权利要求6所述的一种基于路径探索的车联网贪婪路由方法,其特征在于,车辆间的交换的信标消息为同一个路段上车辆之间共享的车辆信息,该信标消息包括车辆的IP地址、车辆的ID号、车辆行驶方向、车辆所在路段的ID号、车辆位于交叉路口的判断标志位以及车辆的位置坐标,其中车辆行驶方向为一个由车辆驶离的路口号和车辆驶向的路口号构成的路口号对;车辆所在路段的ID通过车辆上的数字地图和GPS定位获得,若车辆位于交叉路口的判断标志位为1,则车辆所在路段的ID为车辆所在交叉路口的编号;当车辆接收到的信标消息中,路段ID数大于等于3个时,则确定车辆处在交叉路口上,将车辆位于交叉路口的判断标志位置为1,否则置为0。

8.根据权利要求6所述的一种基于路径探索的车联网贪婪路由方法,其特征在于,贪婪查找半径的计算包括:

其中,Ri为当前车辆i的贪婪查找半径;Vmax为道路上车辆的最大速度;Vi为当前车辆i的速度;trb为发送数据后下一跳车辆收到数据所花费的时间;Mb为车辆传输的数据包的大小;

rb为数据包发送速率;xb为两辆车之间数据传输时间。