[发明专利]一种基于移动性权重的VANET集群分簇优化方法

说明书

一种基于移动性权重的VANET集群分簇优化方法，利用每个车辆的移动性信息，包括节点接连级别、平均速度和距离，分簇算法基于计算的权重值选择CH。为了确保和保持集群稳定性，引入了SeCH，以便在PCH即将离开时担任领导，定期检查和更新PCH和SeCH的速度差，以确保平稳过渡以满足VANET环境安全应用的严格要求。

技术领域

本发明涉及车载自组织网络技术领域，具体的来说是涉及一一种基于移动性权重的VANET集群分簇优化方法。

背景技术

车载自组织网络(vehicular ad hoc network,VANET)是用于支持在道路上行驶的相邻车辆之间的资源共享以便改善道路交通安全性并提供信息娱乐服务的有前途的技术之一。安全应用是VANET设想的最重要的应用，需要可靠和及时的交付。这些应用在传输延迟和丢包率方面具有严格的服务质量(quality ofservice,QoS)要求，这是传统MAC协议无法保证的，特别是在繁忙的交通条件下。车辆的高移动性和频繁的网络拓扑变化也会影响安全关键应用的交付，这些应用在高密度网络中尤为突出。想要解决这个问题，用分簇技术来确保相邻节点之间的良好协调就显得尤其重要。

目前，相关研究者已经进行了大量研究以开发合适的CH选择算法。这些算法都尝试尽可能减少群集重新配置。然而，现有的基于分簇的MAC方法表明，由于车辆的高移动性和动态拓扑变化，维持集群的稳定性是一个严峻的挑战。而因为CH可以离开或与另一个CH合并，当选出的CH移出群集时，大多数现有的分簇算法没有提供适当的机制来处理情况。此外，该CH负责协调集群内的所有CM，如果由于任何原因它移出分簇，分簇结构将受到影响并且必须重新配置，这将导致CCH的高通信开销。此外，该操作还可能导致信道访问调度的丢失并且可能导致传输冲突或安全消息的传递延迟。

国内外的学者也分别针对稳定性和簇头节点移出集群的情况进行了研究讨论并提出了改进方法，Hassanabadi提出了一种基于移动性的分簇算法，该算法使用称为APROVE的亲和传播。Arkia也提出了一种基于稳定性的分簇方案，该方案使用自适应多度量算法。然而，两种方法都表明并非所有相邻节点都适合在同一群集中。这种假设可能会影响一些不适合在群集中接收安全消息的相邻车辆。此外，它可能导致两个或更多相邻簇内的干扰以及不太稳定的分簇过程，因此影响MAC协议的可靠性以有效地传递安全信息。对于CH移出集群的情况，Mammu提出了基于稳定性的分簇算法。使用车辆的最小速度差和候选CH及其邻域的邻近度来确定哪个车辆被选为CH。作者还强调了引入SeCH以提高集群稳定性，但没有具体提供其索赔的详细程序。此外，车辆的运动方向未考虑用于群集形成过程，这也很可能导致不稳定的群集。

发明内容

本发明的目的是提出一种基于移动性权重的VANET集群分簇优化方法，利用每个车辆的移动性信息，包括节点接连级别、平均速度和距离，分簇算法基于计算的权重值选择CH。为了确保和保持集群稳定性，引入了SeCH，以便在PCH即将离开时担任领导，定期检查和更新PCH和SeCH的速度差，以确保平稳过渡以满足VANET环境安全应用的严格要求。

一种基于移动性权重的VANET集群分簇优化方法，包括以下步骤：

步骤1，车辆X_i进入网络时，通过最初与其通信范围内的其他车辆交换Hello消息来建立邻居关系，如果它收到簇加入消息M_jc，则表示附近已有一个现有簇，它将确认并加入该簇；相反，如果X_i在时间T_x，没有接收到M_jc，则需要簇的形成和选举过程；

步骤2，计算适应性值以确定哪个车辆将成为PCH，将这个新的状态信息广播到它的所有邻居的X_j；

步骤3，在接收到新的状态信息时，车辆执行CH选举算法以确定最高权重值β_i，拥有最高权重的车辆则被选举为PCH；