[发明专利]一种适用于城市场景下的跨层路由协议

说明书

本发明提供了一种适用于城市场景下的跨层路由协议，属于城市交通领域。单一分层路由协议考虑因素较少，易产生决策不确定等问题；在一些跨层路由协议中，层的集成与新建路由不具有统一化标准作为支持。为了解决上述问题，本发明提出的方法综合考虑车辆移动性信息，道路车辆密度信息，跨层信息物理层的无线链路质量，MAC层误帧率，节点链路可靠性等方面影响。在不同道路选择合适的转发算法，并采用位置修正机制，保证在通信范围内，选择通信距离最合适又可靠的转发节点。采用层次分析法定量计算上述各因素权重值，最终确定最佳转发节点，完成路由过程；如果还未找到合适下一跳节点，采用路由存储转发机制，提高转发率。

技术领域

本发明结合城市VANET网络的特点以及路由协议设计中存在的问题，提供了一种适用于城市场景下的跨层路由协议(ACross-Layer Routing Protocol for VANET,ACLRP)，属于城市交通领域。

背景技术

近年来，随着汽车工业技术、通信技术、计算机技术等领域的飞速发展，智能交通系统(Intelligent Transportation System,ITS)应运而生。车载自组织网络(VehicularAd-Hoc Networks,VANETs)是一种应用场景特殊的移动自组织网络(MobileAd-Hoc Networks,MANETs)，它是由配备通信传输模块的车辆为节点组成的，一种无中心、自组织、拓扑变化较频繁的实体网络。在车载自组织网络的车车通信(Vehicles-to-Vehicles,V2V)中，通信协议的性能好坏对数据传输可靠性与有效性起到关键作用。传统路由协议由于其工作机制，反应机理上存在差异，导致在不同路由协议下分组投递率(PacketDelivery Ratio,PDR)，平均端到端时延(End to EndDelay,E2ED)和网络负载(OverheadRatio,OR)存在不同差异。因此，设计出适应城市环境下的路由协议算法受到广泛的关注。

经典的单一分层路由协议一般将通信内容分为几个层，并且每层有明确的功能接口与分工定义。在单一分层路由协议中，层与层之间的交互通过明确定义的标准接口，只在相邻的两层之间实现互联。跨层路由协议试图通过利用新技术引入多样化的层间信息交互，将各个协议层联合设计优化，以此来获得性能方面的提高，如附图1所示，目前的研究热点主要为跨网络层与应用层之间进行路由协议的设计，而在会话层与表示层参与跨层路由协议设计的案例基本可以忽略。VANET中有许多影响网络性能的参数，例如动态的拓扑改变、网络密度所引起的网络开销、功率层面的消耗、额外处理延时、节点过载带来的拥塞。因此，通过层间信息的融合来实现性能的改善是越来越多的学者所研究的核心。

发明内容

本发明提供了一种适用于城市场景下的跨层路由协议，目的在于解决单一分层路由协议考虑因素较少，易产生决策不确定以及在某些跨层路由协议中，层的集成与新建路由不具有统一化标准作为支持的问题。

为了解决上述问题，本发明提出的方法综合考虑车辆移动性信息，道路车辆密度信息，跨层信息中的物理层无线链路质量，MAC层误帧率，节点链路可靠性等方面影响，在不同道路选择合适的转发算法，并采用位置修正机制，保证在通信范围内，选择通信距离最合适又可靠的转发节点。采用层次分析法定量计算上述各因素权重值，最终确定最佳转发节点，完成路由过程；如果还未找到合适下一跳节点，采用路由存储转发机制，提高转发率。

本发明提出的路由协议主要分为两个阶段：邻居节点发现阶段和数据包转发阶段，邻居节点发现过程中主要完成网络中节点捕捉与消息流交换，这些信息是判定最佳下一跳选择的参考。当网络中任意一个节点需要向目标节点发送数据时，则切换到数据包转发过程。数据发送阶段主要是将发送车辆的数据以最可靠的路径及高效率发送给接收车辆。ACLRP路由协议流程如附图2所示。本发明的具体流程如下：

步骤一：首先采用动态广播机制，接收广播信息流更新直接邻居列表信息。