本發(fā)明屬于車聯(lián)網(wǎng)路由技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種車聯(lián)網(wǎng)背景下的路由優(yōu)化系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

車聯(lián)網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)在汽車中的應(yīng)用形成的通信網(wǎng)絡(luò)，它是能夠?qū)崿F(xiàn)車與車、車與人、車與路、人與人通信的一種新型網(wǎng)絡(luò)。車聯(lián)網(wǎng)作為一種新型的通信網(wǎng)絡(luò)，其具有節(jié)點移動速度快、節(jié)點移動方向可預(yù)測、實時坐標(biāo)及速度可知、密度變化大、覆蓋面積大等特點。

車聯(lián)網(wǎng)作為一種新型的通信網(wǎng)絡(luò)，其諸多特點使該網(wǎng)絡(luò)類似于移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)，但又具有其自身的特點。因此，針對傳統(tǒng)移動Ad Hoc的路由協(xié)議并不完全適用于車聯(lián)網(wǎng)通信。移動Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)是復(fù)雜的分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，是自組織、自愈網(wǎng)絡(luò)，由無線移動節(jié)點組成。無線移動節(jié)點可以自由而動態(tài)地自組織成任意臨時性“Ad Hoc”網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，從而允許人們在沒有預(yù)先存在的通信基礎(chǔ)設(shè)施的環(huán)境中進(jìn)行無縫地互聯(lián)互通。移動無線自組網(wǎng)的路由算法可分為表驅(qū)動型(如：OLSR、DSDV、、CEDAR)和按需路由型(如：AODV、DSR、ABR)。其中，根據(jù)MANET的要求，在傳統(tǒng)的LS(Link state)協(xié)議的基礎(chǔ)上優(yōu)化發(fā)展而來的OLSR(Optimized Link State Routing)協(xié)議是一種表格驅(qū)動、主動式路由協(xié)議。該協(xié)議有規(guī)律地與網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點交換拓?fù)湫畔?。其關(guān)鍵概念是多點轉(zhuǎn)播(Multipoint relaying，MPRs)，該協(xié)議利用在廣播洪泛的過程中挑選的轉(zhuǎn)發(fā)廣播的節(jié)點來減少網(wǎng)絡(luò)中洪泛的控制信息。另外，AODV(Ad hoc On-demand Distance Vector Routing)是一種按需路由協(xié)議，其以多播的形式發(fā)出路由請求(Route Request，RREQ)報文來尋找目標(biāo)節(jié)點。AODV路由協(xié)議能夠防止路由環(huán)路、能夠快速闊的路由，是Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中按需生成路由方式的典型協(xié)議。

但是OLSR協(xié)議與AODV協(xié)議均不能滿足車聯(lián)網(wǎng)背景下綜合考慮發(fā)送端發(fā)送功率、接收節(jié)點接收到的信號強(qiáng)度、時延、跳數(shù)、節(jié)點移動速度、數(shù)據(jù)傳輸方向等不同的情況下最優(yōu)節(jié)點可能發(fā)生變化的情況等因素的要求。為綜合考慮演示、帶寬、跳數(shù)等因素，王超等人在專利《一種車聯(lián)網(wǎng)中基于蟻群算法的QoS容錯路由選擇方法》中使用帶寬、跳數(shù)和時延等指標(biāo)來計算從源節(jié)點到目的節(jié)點之間多條不相交路徑的通信質(zhì)量，從而對路由進(jìn)行選擇。為綜合考慮帶寬、時延、跳數(shù)、優(yōu)先級和節(jié)點移動速度等因素，萬曉榆等人在專利《一種基于QoS的Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)節(jié)點速度的多路徑路由方法》中通過增加節(jié)點可用帶寬、當(dāng)前路由時延、跳數(shù)和優(yōu)先級等四個約束條件，利用節(jié)點移動速度的域值和節(jié)點停留時間值的組合狀態(tài)判斷節(jié)點的有效性情況，采用按需過濾法進(jìn)行判斷和選擇多路徑路由，從而使所選路由具有一定的QoS保障。該方法減小了路由失效的幾率，降低了整體網(wǎng)絡(luò)的路由開銷，大大提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。但是以上專利仍不能滿足車聯(lián)網(wǎng)背景下需綜合考慮發(fā)送端發(fā)送功率、接收節(jié)點接收到的信號強(qiáng)度、時延、跳數(shù)、節(jié)點移動速度、數(shù)據(jù)傳輸方向等不同的情況下最優(yōu)節(jié)點可能發(fā)生變化的情況等因素的要求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有路由方式由于尚未綜合考慮發(fā)送端發(fā)送功率、接收節(jié)點接收到的信號強(qiáng)度、時延、跳數(shù)、節(jié)點移動速度、數(shù)據(jù)傳輸方向等不同的情況下最優(yōu)節(jié)點可能發(fā)生變化的情況導(dǎo)致已有路由方式不適用于車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境的問題，本發(fā)明提供一種綜合考慮信號強(qiáng)度、時延、跳數(shù)、節(jié)點移動速度、數(shù)據(jù)傳輸方向等不同的情況下最優(yōu)節(jié)點不同的優(yōu)化路由選擇的路由系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明解決的技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種用于車聯(lián)網(wǎng)的路由優(yōu)化系統(tǒng)，所述路由優(yōu)化系統(tǒng)包括初始化設(shè)置模塊、建立路由表模塊、期望排序模塊、建立鏈路模塊和發(fā)送/接收數(shù)據(jù)包模塊。

所述初始化設(shè)置模塊，用于節(jié)點最大通信距離設(shè)置、發(fā)送功率設(shè)置、f值設(shè)置、k值設(shè)置；其中，f表示數(shù)據(jù)傳輸方向；f取值為{0，1}；k值為預(yù)設(shè)值，其值的大小可變；該值的取定主要與預(yù)定最佳通信節(jié)點有關(guān)；

所述建立路由表模塊，用于各節(jié)點周期性的廣播/接收Hello消息，同時根據(jù)接收的Hello消息建立并維護(hù)路由表；

所述期望排序模塊，用于各節(jié)點根據(jù)路由表中的信息計算各直接通信節(jié)點(Directly communicate Node，DCNs)的期望值，然后根據(jù)期望公式計算得出的各DCNs節(jié)點的期望值大小，并對各DCNs節(jié)點按期望值從大到小重新排序；

所述建立鏈路模塊，用于當(dāng)源節(jié)點/中間節(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，源節(jié)點/中間節(jié)點首先廣播一條指向DCN節(jié)點的RREQ消息，然后等待接收DCN節(jié)點的路由請求回應(yīng)(Routing request response，RREP)消息；當(dāng)DCN節(jié)點收到源節(jié)點/中間節(jié)點的RREQ消息時，DCN節(jié)點根據(jù)自身狀態(tài)向源節(jié)點/中間節(jié)點回復(fù)一條指向源節(jié)點/中間節(jié)點的RREP消息以完成鏈路建立過程；

所述發(fā)送/接收數(shù)據(jù)包模塊，用于當(dāng)鏈路建立完成后，源節(jié)點/中間節(jié)點開始向DCN節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包；DCN節(jié)點則開始接收數(shù)據(jù)包，同時DCN節(jié)點時刻監(jiān)測鏈路狀態(tài)。

一種用于車聯(lián)網(wǎng)的路由優(yōu)化方法，所述路由優(yōu)化方法包括如下步驟：

步驟1：各節(jié)點對本節(jié)點進(jìn)行初始化設(shè)置，所述初始化設(shè)置包括讀取節(jié)點最大通信距離、讀取默認(rèn)發(fā)送功率、設(shè)置f值為0、根據(jù)默認(rèn)最佳通信距離設(shè)置k值；

步驟2：各節(jié)點廣播Hello消息并建立路由表，過程如下：

步驟2.1、各節(jié)點周期性廣播包含本節(jié)點坐標(biāo)、移動速度、節(jié)點運(yùn)動方向、接收到的節(jié)點ID及對應(yīng)的信號強(qiáng)度等字段的Hello消息；

步驟2.2、各節(jié)點同時接收周圍節(jié)點廣播的Hello消息；然后根據(jù)接收到的Hello消息建立并維護(hù)路由表；

其中，所述Hello消息格式如表1：

表1

其中，設(shè)定路由表格式如表2：

表2

步驟2.3、路由表建立完成后，各節(jié)點周期性發(fā)送及接收Hello消息，并根據(jù)最新接收的Hello消息更新及維護(hù)路由表；

步驟3：各節(jié)點對路由表中的節(jié)點進(jìn)行期望值計算并排序，過程如下：

步驟3.1、各節(jié)點根據(jù)路由表中的信息，結(jié)合本節(jié)點設(shè)置的初始條件，依據(jù)期望公式依次計算各節(jié)點期望值；

其中，期望公式如下：

(1)式中：S為信源信號強(qiáng)度，N為DCN節(jié)點收到本節(jié)點信號的信號強(qiáng)度，L為信源最大通信距離，X為鏈路兩節(jié)點之間的距離，Vs為源節(jié)點移動速度，V_N為DCN節(jié)點移動速度；

(1)式中，S與N的關(guān)系式為：

N＝S-β₀-β₁*lg X (2)

(2)式中，S為信源信號強(qiáng)度，N為DCN節(jié)點收到本節(jié)點信號的信號強(qiáng)度，β₀、β₁表示衰減系數(shù)，X為信源與DCN節(jié)點的距離；

步驟3.2、其中，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸方向與源節(jié)點移動速度方向相同時，f取0；當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸方向與源節(jié)點移動速度方向相反時，f取1；

步驟3.3、得出各節(jié)點期望值后，對路由表中各節(jié)點按照期望值大小從大到小重新排序；

步驟4：建立從源節(jié)點/中間節(jié)點到DCN節(jié)點的通信鏈路，過程如下：

步驟4.1、當(dāng)源節(jié)點/中間節(jié)點需要向目的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包時，節(jié)點首先從路由表中尋找是否包含目的節(jié)點；若路由表中包含目的節(jié)點，則直接廣播一條指向目的節(jié)點的RREQ消息；若不包含目的節(jié)點，則廣播一條指向最優(yōu)DCN節(jié)點的RREQ消息；

其中，RREQ消息格式如表3：

表3

步驟4.2、節(jié)點收到指向自己的RREQ消息后，首先判斷本節(jié)點的狀態(tài)，若節(jié)點處于空閑狀態(tài)，則向源節(jié)點/中間節(jié)點回復(fù)一個RREP消息；

其中，所述空閑狀態(tài)是指該節(jié)點先前沒有接收到別的節(jié)點發(fā)來的指向本節(jié)點的RREQ消息，且本節(jié)點當(dāng)前不需要向別的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包；

步驟4.3、源節(jié)點/中間節(jié)點收到對應(yīng)節(jié)點回復(fù)的RREP消息后，此時兩節(jié)點之間鏈路建立完成；

其中，RREP消息格式如表4：

表4

步驟5：源節(jié)點/中間節(jié)點進(jìn)入數(shù)據(jù)發(fā)送/接收過程，過程如下：

步驟5.1、鏈路建立完成后，源節(jié)點/中間節(jié)點開始發(fā)送包含指向DCN節(jié)點的數(shù)據(jù)包，同時DCN節(jié)點則開始接收數(shù)據(jù)包；

其中，數(shù)據(jù)包格式如表5：

表5

步驟5.2、DCN節(jié)點開始接收數(shù)據(jù)包后，DCN節(jié)點根據(jù)數(shù)據(jù)包目的節(jié)點與本節(jié)點路由表中DCNs節(jié)點的關(guān)系廣播一條RREQ消息；

步驟5.3、同時，數(shù)據(jù)包接收過程中，DCN節(jié)點實時監(jiān)測鏈路狀態(tài)；

其中，DCN節(jié)點實時監(jiān)測鏈路狀態(tài)包括：

步驟5.4、若數(shù)據(jù)接收正常，則繼續(xù)監(jiān)測鏈路狀態(tài)直到數(shù)據(jù)傳輸完成；若數(shù)據(jù)接收過程中鏈路失效，則DCN節(jié)點再次廣播一條RREP消息；源節(jié)點/中間節(jié)點接收到DCN節(jié)點再次發(fā)來的RREP消息后，重新開始發(fā)送數(shù)據(jù)包；

步驟5.5、若DCN節(jié)點廣播的RREP消息次數(shù)超過3次，則廣播一條路由錯誤(Routing error，RRER)消息向上游節(jié)點請求路由刪除；源節(jié)點/中間節(jié)點收到DCN節(jié)點發(fā)來的RRER消息后，把該DCN節(jié)點從路由表中刪除；然后重復(fù)步驟3～步驟5；

其中，RREP消息的格式如表6：

表6

步驟5.6、若數(shù)據(jù)包成功從源節(jié)點/中間節(jié)點向DCN節(jié)點傳輸完成，則DCN節(jié)點充當(dāng)新的中間節(jié)點并從步驟2開始進(jìn)入路由建立過程；

步驟6：重復(fù)以上步驟2至步驟5，直至數(shù)據(jù)包成功從源節(jié)點傳遞到目的節(jié)點。

本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：通過在期望公式引入本節(jié)點移動速度以及DCN節(jié)點的移動速度的比值以及以(-1)^f為指數(shù)來解決移動速度對最優(yōu)節(jié)點的選擇的影響以及數(shù)據(jù)傳輸方向與移動方向不同的情況下最優(yōu)通信節(jié)點可能發(fā)生變化的問題；在期望公式中引入數(shù)據(jù)發(fā)送節(jié)點的發(fā)送信號功率以及DCN節(jié)點接收到的信號強(qiáng)度的比值來解決不同節(jié)點最大通信距離不同的情況使DCN節(jié)點接收到的信號強(qiáng)度不同從而對最優(yōu)DCN節(jié)點不同的問題；通過預(yù)設(shè)定的k值來設(shè)定默認(rèn)的最佳通信節(jié)點距離；同時，通過對整條通信鏈路中各個通信節(jié)點進(jìn)行選擇，從而使整條通信鏈路達(dá)到加權(quán)最優(yōu)狀態(tài)；

本發(fā)明與現(xiàn)有車聯(lián)網(wǎng)路由算法相比具有的優(yōu)勢表現(xiàn)在：克服了數(shù)據(jù)傳輸方向不同的情況下選擇的最優(yōu)節(jié)點不同的問題，同時綜合考慮了發(fā)送端發(fā)送功率、接收節(jié)點接收到的信號強(qiáng)度、時延、跳數(shù)、節(jié)點移動速度及數(shù)據(jù)傳輸方向不同的情況下最優(yōu)節(jié)點可能發(fā)生變化等因素，使通信鏈路在各個通信節(jié)點均進(jìn)行加權(quán)最優(yōu)選擇，從而使該路由算法更適合數(shù)據(jù)包在實際車聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下傳遞。

附圖說明

圖1為一種用于車聯(lián)網(wǎng)的路由優(yōu)化系統(tǒng)的示意圖。

圖2為一種用于車聯(lián)網(wǎng)的路由優(yōu)化方法流程圖。

圖3為期望值隨節(jié)點間距變化的仿真結(jié)果圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。

參照圖1～圖3，一種用于車聯(lián)網(wǎng)的路由優(yōu)化系統(tǒng)，所述路由優(yōu)化系統(tǒng)包括初始化設(shè)置模塊、建立路由表模塊、期望排序模塊、建立鏈路模塊和發(fā)送/接收數(shù)據(jù)包模塊。

所述初始化設(shè)置模塊，用于節(jié)點最大通信距離設(shè)置、發(fā)送功率設(shè)置、f值設(shè)置、k值設(shè)置；其中，f表示數(shù)據(jù)傳輸方向；f取值為{0，1}；k值為預(yù)設(shè)值，其值的大小可變；該值的取定主要與預(yù)定最佳通信節(jié)點有關(guān)；

所述建立路由表模塊，用于各節(jié)點周期性的廣播/接收Hello消息，同時根據(jù)接收的Hello消息建立并維護(hù)路由表；

所述期望排序模塊，用于各節(jié)點根據(jù)路由表中的信息計算各直接通信節(jié)點(Directly communicate Node，DCNs)的期望值，然后根據(jù)期望公式計算得出的各DCNs節(jié)點的期望值大小，并對各DCNs節(jié)點按期望值從大到小重新排序；

所述建立鏈路模塊，用于當(dāng)源節(jié)點/中間節(jié)點需要發(fā)送數(shù)據(jù)時，源節(jié)點/中間節(jié)點首先廣播一條指向DCN節(jié)點的RREQ消息，然后等待接收DCN節(jié)點的路由請求回應(yīng)(Routing request response，RREP)消息；當(dāng)DCN節(jié)點收到源節(jié)點/中間節(jié)點的RREQ消息時，DCN節(jié)點根據(jù)自身狀態(tài)向源節(jié)點/中間節(jié)點回復(fù)一條指向源節(jié)點/中間節(jié)點的RREP消息以完成鏈路建立過程；

所述發(fā)送/接收數(shù)據(jù)包模塊，用于當(dāng)鏈路建立完成后，源節(jié)點/中間節(jié)點開始向DCN節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包；DCN節(jié)點則開始接收數(shù)據(jù)包，同時DCN節(jié)點時刻監(jiān)測鏈路狀態(tài)。

一種用于車聯(lián)網(wǎng)的路由優(yōu)化方法，所述路由優(yōu)化方法包括如下步驟：

步驟1：各節(jié)點對本節(jié)點進(jìn)行初始化設(shè)置，所述初始化設(shè)置包括讀取節(jié)點最大通信距離、讀取默認(rèn)發(fā)送功率、設(shè)置f值為0、根據(jù)默認(rèn)最佳通信距離設(shè)置k值；

步驟2：各節(jié)點廣播Hello消息并建立路由表，過程如下：

步驟2.1、各節(jié)點周期性廣播包含本節(jié)點坐標(biāo)、移動速度、節(jié)點運(yùn)動方向、接收到的節(jié)點ID及對應(yīng)的信號強(qiáng)度等字段的Hello消息；

步驟2.2、各節(jié)點同時接收周圍節(jié)點廣播的Hello消息；然后根據(jù)接收到的Hello消息建立并維護(hù)路由表；

其中，所述Hello消息格式如表1：

表1

其中，設(shè)定路由表格式如表2：

表2

步驟2.3、路由表建立完成后，各節(jié)點周期性發(fā)送及接收Hello消息，并根據(jù)最新接收的Hello消息更新及維護(hù)路由表；

步驟3：各節(jié)點對路由表中的節(jié)點進(jìn)行期望值計算并排序，過程如下：

步驟3.1、各節(jié)點根據(jù)路由表中的信息，結(jié)合本節(jié)點設(shè)置的初始條件，依據(jù)期望公式依次計算各節(jié)點期望值；

其中，期望公式如下：

(1)式中：S為信源信號強(qiáng)度，N為DCN節(jié)點收到本節(jié)點信號的信號強(qiáng)度，L為信源最大通信距離，X為鏈路兩節(jié)點之間的距離，Vs為源節(jié)點移動速度，V_N為DCN節(jié)點移動速度；

(1)式中，S與N的關(guān)系式為：

N＝S-β₀-β₁*lg X (2)

(2)式中，S為信源信號強(qiáng)度，N為DCN節(jié)點收到本節(jié)點信號的信號強(qiáng)度，β₀、β₁表示衰減系數(shù)，X為信源與DCN節(jié)點的距離；

步驟3.2、其中，當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸方向與源節(jié)點移動速度方向相同時，f取0；當(dāng)數(shù)據(jù)傳輸方向與源節(jié)點移動速度方向相反時，f取1；

步驟3.3、得出各節(jié)點期望值后，對路由表中各節(jié)點按照期望值大小從大到小重新排序；

步驟4：建立從源節(jié)點/中間節(jié)點到DCN節(jié)點的通信鏈路，過程如下：

步驟4.1、當(dāng)源節(jié)點/中間節(jié)點需要向目的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包時，節(jié)點首先從路由表中尋找是否包含目的節(jié)點；若路由表中包含目的節(jié)點，則直接廣播一條指向目的節(jié)點的RREQ；若不包含目的節(jié)點，則廣播一條指向最優(yōu)DCN節(jié)點的RREQ消息；

其中，RREQ消息格式如表3：

表3

步驟4.2、節(jié)點收到指向自己的RREQ消息后，首先判斷本節(jié)點的狀態(tài)，若節(jié)點處于空閑狀態(tài)，則向源節(jié)點/中間節(jié)點回復(fù)一個RREP消息；

其中，所述空閑狀態(tài)是指該節(jié)點先前沒有接收到別的節(jié)點發(fā)來的指向本節(jié)點的RREQ消息，且本節(jié)點當(dāng)前不需要向別的節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)包；

步驟4.3、源節(jié)點/中間節(jié)點收到對應(yīng)節(jié)點回復(fù)的RREP消息后，此時兩節(jié)點之間鏈路建立完成；

其中，RREP消息格式如表4：

表4

步驟5：源節(jié)點/中間節(jié)點進(jìn)入數(shù)據(jù)發(fā)送/接收過程，過程如下：

步驟5.1、鏈路建立完成后，源節(jié)點/中間節(jié)點開始發(fā)送包含指向DCN節(jié)點的數(shù)據(jù)包，同時DCN節(jié)點則開始接收數(shù)據(jù)包；

其中，數(shù)據(jù)包格式如表5：

表5

步驟5.2、DCN節(jié)點開始接收數(shù)據(jù)包后，DCN節(jié)點根據(jù)數(shù)據(jù)包目的節(jié)點與本節(jié)點路由表中DCNs節(jié)點的關(guān)系廣播一條RREQ消息；

步驟5.3、同時，數(shù)據(jù)包接收過程中，DCN節(jié)點實時監(jiān)測鏈路狀態(tài)；

其中，DCN節(jié)點實時監(jiān)測鏈路狀態(tài)包括：

步驟5.4、若數(shù)據(jù)接收正常，則繼續(xù)監(jiān)測鏈路狀態(tài)直到數(shù)據(jù)傳輸完成；若數(shù)據(jù)接收過程中鏈路失效，則DCN節(jié)點再次廣播一條RREP消息；源節(jié)點/中間節(jié)點接收到DCN節(jié)點再次發(fā)來的RREP消息后，重新開始發(fā)送數(shù)據(jù)包；

步驟5.5、若DCN節(jié)點廣播的RREP消息次數(shù)超過3次，則廣播一條路由錯誤(Routing error，RRER)消息向上游節(jié)點請求路由刪除；源節(jié)點/中間節(jié)點收到DCN節(jié)點發(fā)來的RRER消息后，把該DCN節(jié)點從路由表中刪除；然后重復(fù)步驟3～步驟5；

其中，RREP消息的格式如表6：

表6

步驟5.6、若數(shù)據(jù)包成功從源節(jié)點/中間節(jié)點向DCN節(jié)點傳輸完成，則DCN節(jié)點充當(dāng)新的中間節(jié)點并從步驟2開始進(jìn)入路由建立過程；

步驟6：重復(fù)以上步驟2至步驟5，直至數(shù)據(jù)包成功從源節(jié)點傳遞到目的節(jié)點。

結(jié)合圖2，本優(yōu)化路由選擇的路由方法流程如下所示：

(1)節(jié)點初始化設(shè)置T_Q＝1、Next＝0，轉(zhuǎn)到(2)；

(2)各節(jié)點廣播Hello消息，轉(zhuǎn)到(3)；

(3)節(jié)點判斷是否接收到Hello消息或DCN節(jié)點集非空，若未接收到Hello消息且DCN節(jié)點集為空，則轉(zhuǎn)到(2)，否則轉(zhuǎn)到(4)；

(4)建立DCN節(jié)點路由表并根據(jù)期望公式排序，轉(zhuǎn)到(5)；

(5)判斷是否需要傳輸數(shù)據(jù)，若不需要傳輸數(shù)據(jù)，則進(jìn)入(6)，否則進(jìn)入(15)；

(6)判斷是否接收到RREQ，若未接收到RREQ，則進(jìn)入(2)，否則進(jìn)入(7)；

(7)設(shè)置T_P＝1，轉(zhuǎn)到(8)；

(8)廣播RREP，轉(zhuǎn)到(9)；

(9)判斷是否開始接收到數(shù)據(jù)包，若開始接收數(shù)據(jù)包，則進(jìn)入(13)，否則進(jìn)入(8)；

(10)判斷T_P是否小于3，若是，則進(jìn)入(11)，否則進(jìn)入(12)；

(11)令T_P＝T_P+1，轉(zhuǎn)到(8)；

(12)發(fā)送RRER，轉(zhuǎn)到(6)；

(13)檢測鏈路是否斷開，若鏈路斷開，則進(jìn)入(10)，否則進(jìn)入(14)；

(14)判斷數(shù)據(jù)包目的節(jié)點是否為本節(jié)點同時等待數(shù)據(jù)接收完成，若是且數(shù)據(jù)接收完成，則轉(zhuǎn)到(1)，若不是目的節(jié)點則等待數(shù)據(jù)接收完成后轉(zhuǎn)到(18)；

(15)判斷T_Q是否小于3，若是，則轉(zhuǎn)到(18)，否則轉(zhuǎn)到(16)；

(16)設(shè)置T_Q＝1，Next＝Next+1，轉(zhuǎn)到(17)；

(17)判斷Next是否小于等于Next_max，若是則轉(zhuǎn)到(18)，否則轉(zhuǎn)到(1)；

(18)廣播RREQ，轉(zhuǎn)到(19)；

(19)判斷是否收到RREP，若是，則轉(zhuǎn)到(21)，否則轉(zhuǎn)到(20)；

(20)令T_Q＝T_Q+1，轉(zhuǎn)到(15)；

(21)令T_B＝1，轉(zhuǎn)到(22)；

(22)開始發(fā)送數(shù)據(jù)包，轉(zhuǎn)到(23)；

(23)檢測鏈路是否斷開，若鏈路斷開，則轉(zhuǎn)到(24)，否則轉(zhuǎn)到(26)；

(24)判斷T_B是否小于3，若是，則轉(zhuǎn)到(25)，否則轉(zhuǎn)到(16)；

(25)令T_B＝T_B+1，轉(zhuǎn)到(22)；

(26)等待數(shù)據(jù)發(fā)送完成，轉(zhuǎn)到(1)。

我們使用matlab對本路由優(yōu)化算法進(jìn)行了仿真分析。

1)仿真條件

設(shè)定源節(jié)點最大通信距離為200米，發(fā)射功率為20W，k值取1，源節(jié)點及DCN節(jié)點移動速度均為20m/s，f值取0，衰減系數(shù)β₀為0.6，衰減系數(shù)β₁為8.43。通信節(jié)點范圍為2～200米。

仿真配置參數(shù)如表7所示。

表7

2)仿真結(jié)果

圖3是在2～200米的通信范圍內(nèi)不同通信距離下DCN節(jié)點對應(yīng)的期望值。

其中，橫坐標(biāo)為通信鏈路中兩節(jié)點間的距離，縱坐標(biāo)為期望值。從圖3中可以看出，當(dāng)節(jié)點間距較小時，期望值較小。這是因為當(dāng)節(jié)點間距太小時，過大的單位跳數(shù)可能導(dǎo)致時延較大，故不宜作為最佳DCN節(jié)點；當(dāng)節(jié)點間距較大時，期望值也較小。這是因為當(dāng)節(jié)點間距接近最大通信距離時，容易造成通信鏈路斷開，故也不宜做為最佳DCN節(jié)點。故處于中間的節(jié)點的期望值較大。從圖3中可以看出，當(dāng)節(jié)點間距為140米時，DCN節(jié)點的期望值最大。

圖3表明，本路由選擇算法能夠綜合考慮時延、跳數(shù)、發(fā)射端信號強(qiáng)度、接收端接收到的信號強(qiáng)度、節(jié)點移動速度及數(shù)據(jù)傳輸方向等因素來選擇最佳路由。

本發(fā)明通過綜合考慮發(fā)送節(jié)點的發(fā)送功率、接收節(jié)點接收到的信號強(qiáng)度、時延、跳數(shù)、節(jié)點移動速度、數(shù)據(jù)傳輸方向等因素來對整條通信鏈路中各個節(jié)點選擇進(jìn)行選擇，從而使整條通信鏈路的通信質(zhì)量達(dá)到加權(quán)最優(yōu)。