車載自組網(wǎng)路由方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及車際通訊方案設(shè)計領(lǐng)域，尤其涉及一種車載無線組網(wǎng)路由方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]采用無線技術(shù)手段的車際通信在提高司機和乘客的交通安全和旅行舒適性上具有巨大的潛力。無線自組網(wǎng)的進展表明，基于車載自組網(wǎng)的車際通信是一個可行的方法，在蜂窩網(wǎng)絡(luò)的遠程信息處理上具有一定的競爭優(yōu)勢:處理緊急警告時的低數(shù)據(jù)傳輸時延、基于網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及使用無需授權(quán)頻段的低成本。
[0003]車際通信的潛在應(yīng)用需要以數(shù)據(jù)路由算法為基礎(chǔ)的自組織網(wǎng)絡(luò):當(dāng)通信端點不在它們各自的無線傳輸范圍內(nèi)時，單播路由需要建立兩個車輛間或車輛與固定網(wǎng)關(guān)間的通信。通信對象的選擇是基于自己的身份(如IP地址)或基于地理位置。后者指的是人在車上所需要的信息，例如特定地理區(qū)域的交通量和道路狀況。為了支持這樣的應(yīng)用，底層路由協(xié)議應(yīng)提供位置輔助多播路由。
[0004]傳統(tǒng)的自組織網(wǎng)路由協(xié)議在處理車載自組網(wǎng)絡(luò)的高移動性上存在困難，而路由算法使用從車載GPS接收器得到的位置信息，能很好地處理節(jié)點的移動性問題，例如:給按需距離矢量路由方法(A0DV)增加位置輔助多播的性能。
[0005]利用車輛導(dǎo)航系統(tǒng)的位置路由方法【例如:地理源路由(GSR)】，與非定位自組網(wǎng)路由方法比較【即:動態(tài)源路由(DSR)和按需距離矢量路由(A0DV)】:相比于受擴展性和流動性限制的動態(tài)源路由，位置路由方法和按需距離矢量路由這兩種方法均顯示出良好的性能，且位置路由方法優(yōu)于按需距離矢量路由。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為此，需要提供一種新型的車載自組網(wǎng)路由方法及裝置，解決特定區(qū)域中多車輛高移動狀態(tài)中的組網(wǎng)路由問題。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，發(fā)明人提供了一種車載自組網(wǎng)路由方法，包括如下步驟，本地節(jié)點獲取所有節(jié)點的位置信息，根據(jù)節(jié)點的位置信息獲取本地連接圖，通過消除本地連接圖中冗余的邊緣獲得平面圖；
[0008]本地節(jié)點根據(jù)平面圖發(fā)送數(shù)據(jù)包到下級節(jié)點，所述數(shù)據(jù)包包括目的節(jié)點位置信息;
[0009]接收到數(shù)據(jù)包的節(jié)點根據(jù)目的節(jié)點位置信息確定次級節(jié)點，并向其轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，直至數(shù)據(jù)包發(fā)送至目的節(jié)點。
[0010]具體地，本地節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包前還包括步驟，本地節(jié)點結(jié)合地圖信息計算可行路徑；所述數(shù)據(jù)包還包括所述可行路徑中的節(jié)點遍歷順序。
[0011]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)包還包括預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)信息，
[0012]還包括步驟，接收到數(shù)據(jù)包的節(jié)點根據(jù)目的節(jié)點位置信息確定次級節(jié)點，并向其轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，直到數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)達到所述預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)，終止轉(zhuǎn)發(fā)。
[0013]—種車載自組網(wǎng)路由裝置，包括多個節(jié)點，所述節(jié)點包括位置信息共享模塊、連接圖計算模塊、平面圖計算模塊、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；
[0014]所述信息共享模塊用于獲取所有節(jié)點的位置信息；
[0015]所述連接圖計算模塊用于根據(jù)節(jié)點的位置信息獲取本地連接圖；
[0016]所述平面圖計算模塊用于通過消除本地連接圖中冗余的邊緣獲得平面圖；
[0017]所述數(shù)據(jù)發(fā)送模塊用于根據(jù)平面圖發(fā)送數(shù)據(jù)包到下級節(jié)點，所述數(shù)據(jù)包包括目的節(jié)點位置信息；
[0018]所述數(shù)據(jù)發(fā)送模塊還用于根據(jù)目的節(jié)點位置信息確定次級節(jié)點，并向其轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，直至數(shù)據(jù)包發(fā)送至目的節(jié)點。
[0019]具體地，還包括路徑計算模塊，所述路經(jīng)計算模塊用于結(jié)合地圖信息計算可行路徑；所述數(shù)據(jù)包還包括所述可行路徑中的節(jié)點遍歷順序。
[0020]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)包還包括預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)信息，
[0021]所述數(shù)據(jù)包發(fā)送模塊還用于根據(jù)目的節(jié)點位置信息確定次級節(jié)點，并向其轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，直到數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)達到所述預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)發(fā)次數(shù)，終止轉(zhuǎn)發(fā)。
[0022]其中，所述節(jié)點可以是結(jié)合了無線收發(fā)裝置、GPS定位系統(tǒng)、處理器等多種功能的(動態(tài))車輛中控單元。也可以是具有上述功能的固定在城市環(huán)境中的(靜態(tài))電子產(chǎn)品。區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，上述技術(shù)方案通過計算連接圖和平面圖，保證了在動態(tài)環(huán)境下能夠?qū)?shù)據(jù)包發(fā)送到目的節(jié)點，解決了特定區(qū)域中多車輛高移動狀態(tài)中的組網(wǎng)路由問題。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明【具體實施方式】所述的車載自組網(wǎng)路由方法流程圖；
[0024]圖2為本發(fā)明【具體實施方式】所述的消除冗余邊緣示意圖；
[0025]圖3為本發(fā)明【具體實施方式】所述的平面圖實際應(yīng)用問題示意圖；
[0026]圖4為本發(fā)明【具體實施方式】所述的貪婪路由方法示意圖；
[0027]圖5為本發(fā)明【具體實施方式】所述的邊界模式下路由環(huán)路示意圖；
[0028]圖6為本發(fā)明【具體實施方式】所述的車載自組網(wǎng)路由裝置模塊圖。
[0029]附圖標記說明:
[0030]60、節(jié)點；
[0031]600、信息共享模塊；
[0032]602、連接圖計算模塊；
[0033]604、平面圖計算模塊；
[0034]606、數(shù)據(jù)發(fā)送模塊；
[0035]608、路徑計算模塊。
【具體實施方式】
[0036]為詳細說明技術(shù)方案的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合具體實施例并配合附圖詳予說明。
[0037]請參閱圖1，為本發(fā)明一種車載自組網(wǎng)路由方法，包括步驟S100本地節(jié)點獲取所有節(jié)點的位置信息。
[0038]位置路由基于位置信息轉(zhuǎn)發(fā)決策。因此，位置信息的可用性有以下幾項要求:首先，位置路由需要明確所有參與節(jié)點的位置，例如在每個節(jié)點上的GPS接收器。這里所有參與節(jié)點可以認為是預(yù)設(shè)區(qū)域內(nèi)的節(jié)點，或與目的節(jié)點的距離為半徑的園內(nèi)所有節(jié)點。此夕卜，假定每個節(jié)點都知道其直接相鄰節(jié)點的位置:每個節(jié)點周期性地發(fā)送顯示當(dāng)前節(jié)點位置的信標消息。為了發(fā)送一個數(shù)據(jù)包到目的節(jié)點，發(fā)送節(jié)點還需要將目的節(jié)點的地理位置信息作為它的分組報頭并做出路由決策。這些信息通過所謂的位置服務(wù)獲得。獲得了上述節(jié)點位置信息，便可以進行步驟S102根據(jù)節(jié)點的位置信息獲取本地連接圖；在某些實施例中，本地連接圖可以簡單地將所有節(jié)點之間相互連線，以期通過下述方法進行冗余邊緣的刪除。
[0039]掌握了上述信息的節(jié)點，向它最近的直接鄰居節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。這種策略被稱為“貪婪的位置路由”。它是一個純粹的本地決策，因此不需要對路由進行設(shè)置和維護。從而，轉(zhuǎn)發(fā)跳數(shù)被動態(tài)地決策。然而，貪婪轉(zhuǎn)發(fā)，在當(dāng)前轉(zhuǎn)發(fā)這一跳的目的地沒有鄰居節(jié)點時，會轉(zhuǎn)發(fā)失敗。在這種的情況下，位置信息指出正確的方向，且與到終點的可用路徑不相關(guān)，下面就描述改進的策略，如貪婪邊界無狀態(tài)路由(GPSR)或邊界模式:
[0040]貪婪邊界無狀態(tài)路由的邊界模式包含兩個元素:1)分布式平面化算法和2)平面圖形的網(wǎng)絡(luò)路由算法。這里進行步驟S104，通過消除本地連接圖中冗余的邊緣獲得平面圖，具體地，平面化算法通過消除冗余的邊緣將本地連接圖變成一個平面圖。用于邊界模式方法的消除標準如圖2所示，圖2中本地連接圖有GG圖和RNG圖兩種實施方式，而消除標準也不同，GG圖中當(dāng)兩點間直線為直徑的圓的范圍內(nèi)有其他點出現(xiàn)時，消除兩點之間的連線，而在RNG圖中的范圍變?yōu)榉謩e以兩點為圓心，點間直線為半徑的兩圓重合部分。兩種范圍在圖2中分別以灰色塊表示。網(wǎng)絡(luò)路由算法則將數(shù)據(jù)包沿著平面圖的面向目的地轉(zhuǎn)發(fā)。還進行步驟S106，本地節(jié)點根據(jù)平面圖發(fā)送數(shù)據(jù)包到下級節(jié)點；步驟S108，接收到數(shù)據(jù)包的節(jié)點根據(jù)目的節(jié)點位置信息確定次級節(jié)點并向其轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，直至數(shù)據(jù)包發(fā)送至目的節(jié)點。從圖5(a)直觀的看出，數(shù)據(jù)包路由根據(jù)“右手定則”(可以理解為在平面圖中以當(dāng)前點與目標點連線開始，逆時針尋找下一節(jié)點)，從邊界模式節(jié)點U (通過V，w，X和y進入)到目的節(jié)點D。在某些實施例中，本地節(jié)點生成數(shù)據(jù)包的信息進行發(fā)送，也可以僅負責(zé)解析收到的數(shù)據(jù)包，結(jié)合連接圖和平面圖的制作，更好向目的節(jié)點傳送數(shù)據(jù)包。也就是說，每個節(jié)點在接收到數(shù)據(jù)包之后可以再次完成步驟S100-S104的繪圖工作。通過上述方法，能夠穩(wěn)定地在高移動的節(jié)點環(huán)境下準確地組網(wǎng)。另一些實施例中，假如數(shù)據(jù)包遍歷一個內(nèi)表面且目標并不是這面的一部分，無論何時遇到一個橫跨邊界模式起點u到終點D的假想的邊緣，算法會朝著靠近目的地節(jié)點的面切換。上述方法解決了特定區(qū)域中多車輛高移動狀態(tài)中的組網(wǎng)路由問題。
[0041]以下為邊界模式算法在城市場景應(yīng)用的不足之處:
[0042]網(wǎng)絡(luò)斷開。幾乎所有地區(qū)街道都覆蓋著建筑樓的城市場景，這極大地限制純貪婪位置路由的適用性和相應(yīng)的恢復(fù)策略?；谶@些障礙，在自由空間模型中可相互看到的節(jié)點在這一空間模型中可能不再能看到對方。因上面描述的平面化算法假定的是節(jié)點間的連通性只取決于節(jié)點的距離，平面附近障礙物的存在將會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)斷開連接(如圖2所示)。GG和RNG這兩個標準，將誤以為wl和w2可以達到節(jié)點V，而導(dǎo)致u和v之間的邊緣節(jié)點的消除。
[0043]多次跳轉(zhuǎn)。一條街上的汽車組成的平面化連接圖本質(zhì)上產(chǎn)生一個圖，在該圖中車輛不再向最遠轉(zhuǎn)發(fā)距離的相鄰節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包(圖4)。相比于貪婪路由，邊界路由模式將引起更多的節(jié)點遍歷。這將會增加延遲時間和頻繁地增加運行跳數(shù)。
[0044]路由環(huán)路。移動性可以誘導(dǎo)邊界模式路由的數(shù)據(jù)包組成路由環(huán)路。圖5b畫出了相應(yīng)的場景。節(jié)點S想發(fā)一個數(shù)據(jù)包到節(jié)點D。在節(jié)點u，由于存在距離目的節(jié)點更近的可達節(jié)點，貪婪轉(zhuǎn)發(fā)會失敗。因此，轉(zhuǎn)發(fā)模式會切換到邊界模式。初始的面被設(shè)置成uv。在一個靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)中，包會如預(yù)期的按照“右手定則”到達D。但由于節(jié)點X的移動并到達節(jié)點V的無線電覆蓋范圍，而V已經(jīng)發(fā)送了該數(shù)據(jù)包，vwx會根據(jù)“右手定則”創(chuàng)建一個路由環(huán)路。初始的面遍歷是用來決定面環(huán)的，但由于它再也不能被遍歷，數(shù)據(jù)包會在環(huán)路中一直循環(huán)，直到達到最大跳數(shù)。
[0045]錯誤的方向。如圖5(a)所示，遵循“右手定則”的邊界模式在選擇下一跳時偏向一個特定的方向。當(dāng)存在多個路由選擇時，花費的時間比所需時間更長。因為移動性，這些長的路由會再次引起多次轉(zhuǎn)跳，同時也更容易出錯。<