基于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的車輛消息路由方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的車輛消息路由方法，將所有的消息劃分為三個(gè)優(yōu)先級，在發(fā)送緩沖區(qū)中的消息時(shí)，優(yōu)先發(fā)送優(yōu)先級最高的消息；而當(dāng)接收消息且緩沖區(qū)滿時(shí)，最先丟棄優(yōu)先級最低的消息。因此，在總的平均交付率一定的情況下，可以提高高優(yōu)先級消息的交付率，確保重要消息的到達(dá)。本發(fā)明采取將消息按照重要程度的不同，劃分優(yōu)先級，以改善緩存管理，減小優(yōu)先級高的重要信息的丟失率，增大其交付率。相對于傳統(tǒng)的經(jīng)典路由算法有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)：在消息交付延遲以及平均跳數(shù)方面有明顯改善；依據(jù)消息的重要程度劃分優(yōu)先級，減小了優(yōu)先級高的重要信息的丟失率，增大了其交付率。
【專利說明】基于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的車輛消息路由方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的車輛消息路由方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在一些特定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中如車輛通信、災(zāi)難救援、軍事演習(xí)等，由于節(jié)點(diǎn)不斷移動(dòng)、惡劣的通信環(huán)境、資源能量有限以及通信范圍有限等原因而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常斷開，無法保證穩(wěn)定的端到端路徑，對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的處理方式將不再適用，像這類網(wǎng)絡(luò)就被稱為延遲容忍網(wǎng)絡(luò)(Delay Tolerant Networks, DTN )。它涵蓋了間歇性連接移動(dòng)自組織網(wǎng)絡(luò)、車輛網(wǎng)絡(luò)、野生動(dòng)物追蹤網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)、鄉(xiāng)村通信網(wǎng)絡(luò)、災(zāi)難救援網(wǎng)絡(luò)等等，應(yīng)用前景相當(dāng)廣闊。
[0003]為了適應(yīng)延遲容忍網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，新的路由機(jī)制被設(shè)計(jì)并運(yùn)用到延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中，這些機(jī)制主要包括:
1) “存儲(chǔ)一攜帶一轉(zhuǎn)發(fā)”機(jī)制。與傳統(tǒng)多跳無線網(wǎng)絡(luò)“存儲(chǔ)一轉(zhuǎn)發(fā)”的路由機(jī)制不同，延遲容忍網(wǎng)絡(luò)采用了“存儲(chǔ)一攜帶一轉(zhuǎn)發(fā)”的路由機(jī)制，中繼節(jié)點(diǎn)接收到消息后，通常不是立即把它轉(zhuǎn)發(fā)出去，而是將消息在其緩沖區(qū)內(nèi)保存一段時(shí)間，攜帶著消息繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，在運(yùn)動(dòng)過程中如果遇到了其他節(jié)點(diǎn)，再將消息轉(zhuǎn)發(fā)出去。這種機(jī)制可以有效地克服網(wǎng)絡(luò)中斷與端到端路徑不存在的困難，依靠中繼節(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)把消息從源節(jié)點(diǎn)最終傳送到目的節(jié)點(diǎn)。
[0004]2)多次轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制。在一些延遲容忍網(wǎng)絡(luò)路由算法中，消息在不同節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)會(huì)被多次轉(zhuǎn)發(fā)，相當(dāng)于多個(gè)數(shù)據(jù)拷貝被注入網(wǎng)絡(luò)，這與傳統(tǒng)路由中的一次性轉(zhuǎn)發(fā)給確定的下一跳節(jié)點(diǎn)有很大的不同。
[0005]3)節(jié)點(diǎn)兩兩成對交換信息機(jī)制。由于網(wǎng)絡(luò)中斷，即使是廣播消息也難以到達(dá)所有的節(jié)點(diǎn)，因此這一機(jī)制成了信息傳播的有效途徑。同時(shí)，節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)，通過相互傳送對方所沒有的消息來完成消息的擴(kuò)散，其可靠性比廣播消息還要更高。
[0006]基于上述機(jī)制，人們設(shè)計(jì)了很多適用于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議。其中，最為經(jīng)典的是傳染路由、噴霧等待路由、概率路由等。
[0007]另外，隨著車輛數(shù)量的增加，現(xiàn)有的傳統(tǒng)交通系統(tǒng)已經(jīng)不堪重負(fù)。毫無疑問，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能交通系統(tǒng)將能夠有效降低甚至解決這種交通堵塞、環(huán)境污染、安全隱患、運(yùn)輸效率低等的交通現(xiàn)狀。配備了無線收發(fā)裝置的車輛是該系統(tǒng)的最下層，車輛通過無線方式與上層的路側(cè)單元(Road-Side Unit, RSU )進(jìn)行通信，而路側(cè)單元RSU再通過有線或無線的方式與最上層的互聯(lián)網(wǎng)相聯(lián)。
[0008]傳統(tǒng)方法在研究延遲容忍網(wǎng)絡(luò)的路由協(xié)議時(shí)，假設(shè)節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)是完全隨機(jī)性的，不具有任何規(guī)律性。但智能公交系統(tǒng)中還有一些與此不同的特點(diǎn)，如高速移動(dòng)性、移動(dòng)的規(guī)律性以及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的快速變化性等等。在spray and wait路由中，對于中繼節(jié)點(diǎn)的選擇沒有任何的規(guī)則性，只要源節(jié)點(diǎn)遇到中繼節(jié)點(diǎn)并在對方的通信范圍內(nèi)，就會(huì)對消息進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。如果此時(shí)的中繼節(jié)點(diǎn)能及時(shí)的將消息傳送到目的節(jié)點(diǎn)，消息的傳遞延遲就比較低；相反地，如果該中繼節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)速度很慢，不是一個(gè)活躍的節(jié)點(diǎn)，那么消息的傳遞延遲就會(huì)較大。
[0009]上述問題是在智能公交系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)予以考慮并解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的是提供一種基于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的車輛消息路由方法解決智能交通系統(tǒng)的智能公交報(bào)站子系統(tǒng)中，公交車輛數(shù)據(jù)共享與路由問題。本發(fā)明相對于傳統(tǒng)的路由算法，在消息交付延遲以及平均跳數(shù)方面有明顯改善，而且依據(jù)消息的重要程度劃分優(yōu)先級，減小了優(yōu)先級高的重要信息的丟失率，增大了其交付率。
[0011]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:
一種基于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的車輛消息路由方法，在路由轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的步驟如下:
在路由轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的步驟如下:
步驟一:源節(jié)點(diǎn)自我復(fù)制η個(gè)消息拷貝；
步驟二:源節(jié)點(diǎn)分別比較與待選中繼節(jié)點(diǎn)的速度交付概率SDP概率值的大??；
步驟三:如果待選中繼節(jié)點(diǎn)的SDP概率值都比源節(jié)點(diǎn)的大，則源節(jié)點(diǎn)會(huì)在待選中繼節(jié)點(diǎn)中選出SDP概率值最大的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行消息的轉(zhuǎn)發(fā)，且轉(zhuǎn)發(fā)的拷貝數(shù)與源節(jié)點(diǎn)以及被選擇的中繼節(jié)點(diǎn)的概率值的大小比例有關(guān)，被選擇的中繼節(jié)點(diǎn)成為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)；
步驟四:如果待選中繼節(jié)點(diǎn)的SDP概率值都比源節(jié)點(diǎn)的小，則源節(jié)點(diǎn)不把消息轉(zhuǎn)發(fā)給中繼節(jié)點(diǎn)，自身繼續(xù)持有消息，直到遇到目的節(jié)點(diǎn)或是SDP概率值比源節(jié)點(diǎn)大的中繼節(jié)點(diǎn)為止，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)仍是源節(jié)點(diǎn)；
步驟五:如果存在SDP概率值比源節(jié)點(diǎn)大的中繼節(jié)點(diǎn)且存在SDP概率值比源節(jié)點(diǎn)小的中繼節(jié)點(diǎn)，則源節(jié)點(diǎn)會(huì)在所有比源節(jié)點(diǎn)SDP概率值大的中繼節(jié)點(diǎn)中選出SDP概率值最大的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行消息的轉(zhuǎn)發(fā)，且轉(zhuǎn)發(fā)的拷貝數(shù)`與源節(jié)點(diǎn)以及被選擇的中繼節(jié)點(diǎn)的概率值的大小比例有關(guān)，被選擇的中繼節(jié)點(diǎn)成為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)；
步驟六:如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的消息拷貝數(shù)大于1，則當(dāng)前節(jié)點(diǎn)采取與源節(jié)點(diǎn)同樣的方式如上述步驟二至步驟五，把消息轉(zhuǎn)發(fā)給其他的中繼節(jié)點(diǎn)或直接傳送給目的節(jié)點(diǎn)；
步驟七:如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的消息拷貝數(shù)為1，則當(dāng)前節(jié)點(diǎn)一直持有消息，直到遇到目的節(jié)點(diǎn)，將消息傳送給目的節(jié)點(diǎn)為止。
[0012]優(yōu)選地，所述源節(jié)點(diǎn)或中繼節(jié)點(diǎn)的交付概率DP概率的計(jì)算如下:
在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)，該兩個(gè)節(jié)點(diǎn)各自的交付概率應(yīng)得到更新，以便確保經(jīng)常相遇的節(jié)點(diǎn)可以有一個(gè)更高的交付概率；
DP概率因?yàn)閮晒?jié)點(diǎn)間的相遇而進(jìn)行的更新:
【權(quán)利要求】
1.一種基于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的車輛消息路由方法，其特征在于，在路由轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的步驟如下:步驟一:源節(jié)點(diǎn)自我復(fù)制η個(gè)消息拷貝； 步驟二:源節(jié)點(diǎn)分別比較與待選中繼節(jié)點(diǎn)的速度交付概率SDP概率值的大?。徊襟E三:如果待選中繼節(jié)點(diǎn)的SDP概率值都比源節(jié)點(diǎn)的大，則源節(jié)點(diǎn)會(huì)在待選中繼節(jié)點(diǎn)中選出SDP概率值最大的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行消息的轉(zhuǎn)發(fā)，且轉(zhuǎn)發(fā)的拷貝數(shù)與源節(jié)點(diǎn)以及被選擇的中繼節(jié)點(diǎn)的概率值的大小比例有關(guān)，被選擇的中繼節(jié)點(diǎn)成為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)；步驟四:如果待選中繼節(jié)點(diǎn)的SDP概率值都比源節(jié)點(diǎn)的小，則源節(jié)點(diǎn)不把消息轉(zhuǎn)發(fā)給中繼節(jié)點(diǎn)，自身繼續(xù)持有消息，直到遇到目的節(jié)點(diǎn)或是SDP概率值比源節(jié)點(diǎn)大的中繼節(jié)點(diǎn)為止，當(dāng)前節(jié)點(diǎn)仍是源節(jié)點(diǎn)；步驟五:如果存在SDP概率值比源節(jié)點(diǎn)大的中繼節(jié)點(diǎn)且存在SDP概率值比源節(jié)點(diǎn)小的中繼節(jié)點(diǎn)，則源節(jié)點(diǎn)會(huì)在所有比源節(jié)點(diǎn)SDP概率值大的中繼節(jié)點(diǎn)中選出SDP概率值最大的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行消息的轉(zhuǎn)發(fā)，且轉(zhuǎn)發(fā)的拷貝數(shù)與源節(jié)點(diǎn)以及被選擇的中繼節(jié)點(diǎn)的概率值的大小比例有關(guān)，被選擇的中繼節(jié)點(diǎn)成為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)；步驟六:如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的消息拷貝數(shù)大于1，則當(dāng)前節(jié)點(diǎn)采取與源節(jié)點(diǎn)同樣的方式如上述步驟二至步驟五，把消息轉(zhuǎn)發(fā)給其他的中繼節(jié)點(diǎn)或直接傳送給目的節(jié)點(diǎn)；步驟七:如果當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的消息拷貝數(shù)為1，則當(dāng)前節(jié)點(diǎn)一直持有消息，直到遇到目的節(jié)點(diǎn)，將消息傳送給目的節(jié)點(diǎn)為止。
2.如權(quán)利要求1所述的基于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的車輛消息路由方法，其特征在于，所述源節(jié)點(diǎn)或中繼節(jié)點(diǎn)的交付概率DP概率的計(jì)算如下:在兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相遇時(shí)，該兩個(gè)節(jié)點(diǎn)各自的交付概率應(yīng)得到更新，以便確保經(jīng)常相遇的節(jié)點(diǎn)可以有一個(gè)更高的交付概率；DP概率因?yàn)閮晒?jié)點(diǎn)間的相遇而進(jìn)行的更新:
3.如權(quán)利要求1所述的基于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的車輛消息路由方法，其特征在于:如果一對節(jié)點(diǎn)在一段時(shí)間內(nèi)沒有相遇，那么它們可能不是對方消息的良好轉(zhuǎn)發(fā)者，因此，它們之間的交付概率值必須隨著時(shí)間的繼續(xù)而逐漸減小，即衰老；DP概率隨著時(shí)間衰老而進(jìn)行的更新:
4.如權(quán)利要求1所述的基于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的車輛消息路由方法，其特征在于:在系統(tǒng)中，如果節(jié)點(diǎn)A頻繁地與節(jié)點(diǎn)B相遇，而節(jié)點(diǎn)B又頻繁地與節(jié)點(diǎn)C相遇，那么節(jié)點(diǎn)C可能也是來自于節(jié)點(diǎn)A消息的一個(gè)很好的轉(zhuǎn)發(fā)者，這種系統(tǒng)場景對交付概率的影響，即傳遞交付；DP概率因?yàn)楣?jié)點(diǎn)間的傳遞影響而進(jìn)行的更新:
5.如權(quán)利要求2-4任一項(xiàng)所述的基于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的車輛消息路由方法，其特征在于，所述SDP概率的計(jì)算如下:SDP概率是一個(gè)基于節(jié)點(diǎn)的速度與DP概率的加權(quán)平均之和的綜合概率，SDP概率的計(jì)算方法因當(dāng)前節(jié)點(diǎn)與中繼節(jié)點(diǎn)的身份不同而略微有所不同，如下:
6.如權(quán)利要求1所述的基于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的車輛消息路由方法，其特征在于，所述當(dāng)前節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)的消息拷貝數(shù)按照以下比例計(jì)算，如下:
7.如權(quán)利要求1所述的基于延遲容忍網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的車輛消息路由方法，其特征在于，在源節(jié)點(diǎn)與目的節(jié)點(diǎn)間的所有中繼節(jié)點(diǎn)如權(quán)利要求1中的步驟進(jìn)行消息轉(zhuǎn)發(fā)，直至消息成功交付。
【文檔編號(hào)】H04W40/14GK103634232SQ201310543468
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】徐佳, 沙丹, 黃海平, 蔣凌云, 沙超, 王汝傳 申請人:南京郵電大學(xué)