一種車載Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的分布式位置服務(wù)路由方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種車載Ad?Hoc網(wǎng)絡(luò)的分布式位置服務(wù)路由方法，在路網(wǎng)中部署位置服務(wù)器，位置服務(wù)器接收并存儲所轄區(qū)域內(nèi)移動節(jié)點上報的位置信息，并且在位置服務(wù)器之間定期進(jìn)行信息交互得到全網(wǎng)所有移動節(jié)點的位置信息，在節(jié)點需要通信時，源節(jié)點將數(shù)據(jù)發(fā)送至位置服務(wù)器，位置服務(wù)器通過全網(wǎng)節(jié)點信息列表得到目的節(jié)點所屬的位置服務(wù)器，再建立位置服務(wù)器之間的路由進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，最后由目的節(jié)點所屬的位置服務(wù)器向目的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。采用本發(fā)明，可以顯著減少網(wǎng)絡(luò)中傳播的位置信息數(shù)量，并且提高數(shù)據(jù)的投遞成功率。
【專利說明】—種車載Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的分布式位置服務(wù)路由方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能交通【技術(shù)領(lǐng)域】，更為具體地講，涉及一種車載Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的分布式位置服務(wù)路由方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在智能交通【技術(shù)領(lǐng)域】中，車載Ad Hoc (點對點)網(wǎng)絡(luò)作為Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的一個特殊子集，除了具有傳統(tǒng)Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)無中心、自組織、多跳等特點外，還具有節(jié)點移動受道路拓?fù)湟约榜{駛員行為影響等特點。但是由于車載Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中的車輛節(jié)點高速移動，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓杆?，容易造成通信鏈路中斷等現(xiàn)象，使得原本為Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的路由協(xié)議不再適用?？紤]到車載Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的特點，有科研工作者提出了基于位置的路由協(xié)議。基于位置的路由協(xié)議根據(jù)節(jié)點自身位置信息、鄰居節(jié)點位置信息以及目的節(jié)點位置信息進(jìn)行路由決策，不需要維護路由表，減少了路由開銷，因此非常適用于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓杆俚能囕dAd Hoc網(wǎng)絡(luò)。在基于位置的路由協(xié)議中，位置信息的散布需要通過位置服務(wù)協(xié)議來實現(xiàn)，因此位置服務(wù)協(xié)議是實現(xiàn)基于位置的路由協(xié)議的前提。如何高效、準(zhǔn)確地獲取目的節(jié)點的位置信息并有效地與路由協(xié)議進(jìn)行融合，用以提高數(shù)據(jù)的投遞成功率是車載Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵研究內(nèi)容之一。
[0003]在目前提出的位置服務(wù)協(xié)議中，按照實現(xiàn)方式可以大致分為兩類:基于洪泛的位置服務(wù)協(xié)議和基于交會的位置服務(wù)協(xié)議。
[0004]基于洪泛的位置服務(wù)協(xié)議可以分為主動式協(xié)議和被動式協(xié)議。在主動式協(xié)議中，路網(wǎng)中每個節(jié)點定期查詢GPS定位系統(tǒng)獲得自身位置信息，并將該信息洪泛給網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點，網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點維護一張位置信息表，用于記錄網(wǎng)絡(luò)中其他節(jié)點的位置信息。在需要通信時，源節(jié)點直接查詢位置信息表獲得目的節(jié)點的位置信息進(jìn)行路由，其代表協(xié)議主要有 SLS (Simple Location Service),參見 Basagni S，Chlamtac I, Syrotiuk V.R andWoodward B.A.A Distance Routing Effect Algorithm for Mobility[J].Proc of ACMMobiCom, 2010.10, vol.18.在被動式協(xié)議中，當(dāng)節(jié)點需要通信時，該節(jié)點在一定范圍內(nèi)洪泛一個查詢信息來查詢目的節(jié)點的位置信息，其代表協(xié)議主要有RLS(ReactiVe LocationService),參見 Camp T,Boleng G and Wilcox L.Location Information Servicesin Mobile Ad Hoc Networks[J], Proc of the IEEE International Conference onCommunications, 2002.[0005]基于交會的位置服務(wù)協(xié)議又可以分為基于行列的協(xié)議和基于哈希函數(shù)的協(xié)議。在基于行列的協(xié)議中，網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點選取南北方向上一定區(qū)域內(nèi)的節(jié)點作為位置服務(wù)器來更新自己的位置信息，需要通信時，源節(jié)點沿東西方向發(fā)送查詢分組來查詢目的節(jié)點的位置信息，并通過查詢分組與某一位置服務(wù)器節(jié)點的相遇來獲得目的節(jié)點的位置信息，其代表協(xié)議主要有 XYLS (Column-Row Location Service),參見 Haas Z.J and Liang B.AdHoc Mobility Management with Uniform Quorum System[S].1EEE/ACM Transactions onNetworking, 1999.4，vol.7.在基于哈希函數(shù)的協(xié)議中，網(wǎng)絡(luò)被劃分為網(wǎng)格，且位置服務(wù)器通過哈希函數(shù)來選擇，每個節(jié)點選擇一個或多個位置服務(wù)器來更新自己的位置信息，需要通信的節(jié)點通過查詢這些位置服務(wù)器來獲得目的節(jié)點的位置信息，其代表協(xié)議有GLS (GridLocation Service)。
[0006]然而，基于洪泛的位置服務(wù)協(xié)議如SLS采用大規(guī)模洪泛機制散布位置信息，其負(fù)載開銷較大。對于節(jié)點移動速度較快、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大的車載Ad Hoc網(wǎng)絡(luò),采用GLS等基于交會的位置服務(wù)協(xié)議需要花費大量的開銷用于選取位置服務(wù)器，影響了協(xié)議的可擴展性。此夕卜，SLS、RLS、XYLS、GLS等位置服務(wù)協(xié)議適用于節(jié)點隨意改變移動方向且沒有固定移動軌跡的移動場景，沒有考慮實際路網(wǎng)中建筑物等障礙物對通信質(zhì)量的影響。在車載Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)中，車輛節(jié)點的移動受道路拓?fù)浜徒煌ㄒ?guī)則限制，且移動軌跡受駕駛員行為影響較大，因此上述位置服務(wù)協(xié)議不能很好的適用于車載Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種車載Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的分布式位置服務(wù)路由方法，減少網(wǎng)絡(luò)中傳播的位置信息數(shù)量，提高數(shù)據(jù)的投遞成功率。
[0008]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明車載Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的分布式位置服務(wù)路由方法，包括以下步驟:
[0009]S1:根據(jù)路網(wǎng)情況部署位置服務(wù)器，位置服務(wù)器遵循與移動節(jié)點相同的協(xié)議；
[0010]S2:在車載Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)初始化時，各個位置服務(wù)器將自身ID和自身位置信息在全網(wǎng)范圍內(nèi)洪泛，接收到該位置信息的其他位置服務(wù)器和移動節(jié)點將該位置服務(wù)器的ID和位置信息存儲到本地的位置服務(wù)器列表；此后的新接入移動節(jié)點在第一次接入時廣播一個查詢消息，由接收到該查詢消息的位置服務(wù)器將所有位置服務(wù)器的信息發(fā)送至該移動節(jié)
占.[0011]S3:每個移動節(jié)點以固定周期T1對自身位置進(jìn)行定位，選擇一個位置服務(wù)器將自身ID和位置信息使用基于位置的路由方法進(jìn)行上報；
[0012]S4:位置服務(wù)器將接收到的移動節(jié)點的ID和位置信息保存至本地的所轄節(jié)點位置列表，位置服務(wù)器以固定周期T2進(jìn)行所轄節(jié)點位置列表條目的更新與維護；
[0013]S5:每個位置服務(wù)器使用基于位置的路由方法，以固定周期T3交互所轄節(jié)點位置列表，使每個位置服務(wù)器都可以獲得全網(wǎng)移動節(jié)點的ID和位置信息及其所屬的位置服務(wù)器ID，保存至本地的全網(wǎng)節(jié)點位置列表；
[0014]S6:有移動節(jié)點需要通信時，通信方法為:
[0015]S6.1:源節(jié)點使用基于位置的路由方法將攜帶有目的節(jié)點ID的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到其最近一次上報位置信息的位置服務(wù)器；
[0016]S6.2:接收到數(shù)據(jù)的位置服務(wù)器根據(jù)目的節(jié)點ID查詢所轄節(jié)點位置列表，如果存在目的節(jié)點，進(jìn)入步驟S6.4，如果不存在，進(jìn)入步驟S6.3 ；
[0017]S6.3:在全網(wǎng)節(jié)點位置列表中查詢該目的節(jié)點所屬的位置服務(wù)器，使用基于位置的路由方法向該目的節(jié)點所屬的位置服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，返回步驟S6.2 ；
[0018]S6.4:該位置服務(wù)器使用基于位置的路由方法向目的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
[0019]進(jìn)一步地，所述步驟S3中周期T1采用以下公式計算:[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種車載Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)的分布式位置服務(wù)路由方法，其特征在于，包括以下步驟: 51:根據(jù)路網(wǎng)情況部署位置服務(wù)器，位置服務(wù)器遵循與移動節(jié)點相同的協(xié)議； 52:在車載Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)初始化時，各個位置服務(wù)器將自身ID和自身位置信息在全網(wǎng)范圍內(nèi)洪泛，接收到該位置信息的其他位置服務(wù)器和移動節(jié)點將該位置服務(wù)器的ID和位置信息存儲到本地的位置服務(wù)器列表；此后的新接入移動節(jié)點在第一次接入時廣播一個查詢消息，由接收到該查詢消息的位置服務(wù)器將所有位置服務(wù)器的信息發(fā)送至該移動節(jié)點； 53:每個移動節(jié)點以固定周期T1對自身位置進(jìn)行定位，選擇一個位置服務(wù)器將自身ID和位置信息使用基于位置的路由方法進(jìn)行上報； 54:位置服務(wù)器將接收到的移動節(jié)點的ID和位置信息保存至本地的所轄節(jié)點位置列表，位置服務(wù)器以固定周期T2進(jìn)行所轄節(jié)點位置列表條目的更新與維護； 55:每個位置服務(wù)器使用基于位置的路由方法，以固定周期T3交互所轄節(jié)點位置列表，使每個位置服務(wù)器都可以獲得全網(wǎng)移動節(jié)點的ID和位置信息及其所屬的位置服務(wù)器ID，保存至本地的全網(wǎng)節(jié)點位置列表； 56:有移動節(jié)點需要通信時，通信方法為: S6.1:源節(jié)點使用基于位置的路由方法將攜帶有目的節(jié)點ID的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到其最近一次上報位置信息的位置服務(wù)器； S6.2:接收到數(shù)據(jù)的位置服務(wù)器根據(jù)目的節(jié)點ID查詢所轄節(jié)點位置列表，如果存在目的節(jié)點，進(jìn)入步驟S6.4，如果不存在，進(jìn)入步驟S6.3 ； S6.3:在全網(wǎng)節(jié)點位置列表中查詢該目的節(jié)點所屬的位置服務(wù)器，使用基于位置的路由方法向該目的節(jié)點所屬的位置服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，返回步驟S6.2 ； S6.4:該位置服務(wù)器使用基于位置的路由方法向目的節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式位置服務(wù)路由方法，其特征在于，所述步驟S3中周期T1采用以下公式計算:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式位置服務(wù)路由方法，其特征在于，所述步驟S3中位置服務(wù)器的選擇方法為:移動節(jié)點在位置服務(wù)器列表中選擇與其距離最近的位置服務(wù)器，如果存在多個距離最近的位置服務(wù)器，則根據(jù)該移動節(jié)點的移動方向，選擇靠近的位置服務(wù)器，如果仍然存在多個位置服務(wù)器，則任意選擇一個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式位置服務(wù)路由方法，其特征在于，所述步驟S4中周期T2采用以下公式計算:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式位置服務(wù)路由方法，其特征在于，所述步驟S4中所轄節(jié)點位置列表條目的更新與維護的具體方法為: 如果位置服務(wù)器在周期T2內(nèi)接收到所轄節(jié)點列表中已有節(jié)點的新的位置信息，則在期滿時對該節(jié)點的位置信息進(jìn)行更新； 如果位置服務(wù)器在周期T2內(nèi)沒有接收到所轄節(jié)點列表中已有節(jié)點的新的位置信息，則在期滿時刪除列表中該節(jié)點的相關(guān)條目； 如果位置服務(wù)器在周期T2內(nèi)接收到所轄節(jié)點列表中未曾記錄的新的節(jié)點的位置信息，則在期滿時建立新的條目用于保存新加入節(jié)點的相關(guān)信息。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分布式位置服務(wù)路由方法，其特征在于，所述步驟S6.3中，在向目的節(jié)點所屬的位置服務(wù)器轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)時，選擇中繼節(jié)點時優(yōu)先采用位置服務(wù)器。
【文檔編號】H04L29/06GK103561039SQ201310571416
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】鄺育軍, 楊馨, 張恩展 申請人:電子科技大學(xué)