[发明专利]一种基于链路传输能力的跨层车载网路由方法

说明书

本发明公开了一种基于链路传输能力的车载网络跨层路由方法。本发明方法在车载网络城市场景中，结合已有的MAC层接入协议，考虑因为信道衰落产生的传输失败概率和邻节点信道使用情况，通过定义表征节点之间的通信能力的参数，反映了节点之间传输的有效性；在此基础上给出了一种新的适应城市场景的路由判据，实现了一种网路层与MAC层的协议设计，可以更有效的利用节点进行转发。本发明以提高链路的稳定性为目的，尽量减少了重新建立路由的次数，从而降低了平均端到端时延，减少了丢包率。

技术领域

本发明设计了一种基于链路传输能力的跨层车载网路由方法，属于通信技术领域。

背景技术

车载自组织网络(VANET)作为移动自组织网络(MANET)的一个研究方向，在智能交通系统(ITS)中有着重要的应用。VANET将车辆节点与道路基础设施作为网络节点，主要实现车辆间通信(V2V，Vehicle-to-Vehicle Communication)和车辆与路边设施之间的通信(V2I，Vehicle-to-Infrastructure Communication)，构成了实时通信的移动网络，提高了交通的安全性和管理效率，同时也为车辆驾驶提供了更多的服务。由于车辆的高移动型，VANET具有网络拓扑频繁变化的特性，一般的MANET协议在VANET场景下，容易产生网络中断，高时延，高丢包率等问题，无法满足VANET的需求。所以VANET的协议设计成为了解决这些问题的研究热点。

车载网络城市场景中，因为建筑物的阻挡和节点的移动性，节点间的链路频繁断开会对于网络性能产生较大的影响；跨层设计结合邻节点的信道使用情况，考虑不同信道衰落产生的传输失败概率，可以更有效的使用无线信道资源，具有广泛的研究与应用前景。

发明内容

技术问题：本发明所要解决的技术问题在于克服传统路由在VANET下的缺点，提供一种综合考虑城市场景中影响链路传输能力的路由方法，确保链路的稳定传输能力，提高网络资源的利用率。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题。

技术方案：本发明旨在提供一种基于链路传输能力的跨层车载网路由方法，该方法包括：

1).计算节点在数据流上发送数据的成功概率：设集合示源节点S到目标节点D的N条路由路径，集合表示路径R_j所包含的M个节点序列，节点表示路由路径R_j上的第i跳节点。表示当节点在数据流S→D上，能成功将信息发送到下一跳节点的概率。路径损耗下节点的接收功率为其中表示节点和节点之间的距离，P_t为距离节点d₀距离处的接收功率，γ为路径损耗系数，K为环境常数。当节点与节点之间存在建筑物阻挡时，进行一次发送数据的成功概率为其中erf表示误差函数，Ψ_dB为发射与接收功率比值的分贝值，服从均值为μ_dB，标准差为的正态分布，ε_th表示节点的接收功率阈值的对数形式；当节点与节点之间不存在建筑物阻挡时，进行一次发送数据的成功概率为其中P_th表示节点的接收功率阈值。

2).计算节点能够使用业务信道进行发送的概率：定义节点能够使用业务信道进行发送的概率表示最近N个长度为T的周期内，能够使用业务信道的时间的平均值，其中表示节点在第k个周期内两跳内业务信道都被占用的总时间，在这些时间内节无法占用业务信道进行数据发送。

3).计算节点的等待系数：定义等待系数为节点在占用业务信道时，距离发送属于数据流S→D的数据分组所需要等待时间的倒数，其中表示节点的业务队列中正在等待发送的数据分组数。

4).计算节点能够保持业务信道占用的概率：定义节点能够保持业务信道占用的概率表示控制信道的时隙数与节点两跳内节点数量的比值，其中N_sn表示控制信道的时隙数，表示节点两跳内的节点数量，min表示取较小值，当时隙数大于节点数量时取1，表示能够保持占用业务信道。