【成果推介】车载机会网络中基于预测与相遇历史信息的地理位置路由方法

【应用行业】交通运输

【技术领域】计算机技术

【知识产权】发明专利

【成果完成单位】华中师范大学

【成果完成人姓名】崔建群、周昊阳、黄枫

【完成人团队简介】团队主要研究移动互联网、物联网、无线网络

【成果完成时间】2021-11-10

【专利号】CN2021113258952

【授权日期】2024-04-30

【技术成熟度】研发阶段

【应用背景】随着通信技术的稳步发展，无线通信技术作为其中的一个重要分支，由于其接入方式方便快捷、可移动性强的特点，成为当下工程人员解决众多通信任务最普遍的方案。在城市交通应用方面,为了提供更加方便、安全、高效的交通网络系统，提高车辆与车辆间、车辆与路旁固态基础设施间的信息通信的稳定性和安全性，结合无线通信、互联网与交通系统等现代信息技术，智能交通系统由此诞生并得到了快速的发展与应用。智能交通系统应用无线通信传感网络等技术将车辆与城市交通道路旁的基础设施以及一些管控部门联成一个通信系统，实现交通网络中的车辆信息收集、处理和传递，实现交通系统的高效与有序运行。

然而应用于通信运营商的无线电话通信网络由于其通信基站体积大、难以移动等因素并不适用于节点高速移动的智能交通系统。为了构建专属智能交通系统中的无线通信网，首先想到的是移动自组织网络，移动自组织网络将网络中每个可移动的终端节点赋予其转发信息的路由功能，可以实现在没有通信基础设施条件下进行组网通信，从而可以将移动自组织网络的设计思路应用于智能交通系统的网络建设中。车载自组织网络的思想源于移动自组织网络，是一种节点高速运动、多跳的、临时的、自治的、无中心的车间通信网络，是移动自组织网络的子类，在智能交通系统最初的建设中具有举足轻重的作用。车载自组织网络由于网络节点分布不均匀，城市地区高度集中，偏远地区分布稀疏，加上车辆的快速移动使得网络拓扑结构不规律的变化以及车辆节点的间断性连接，通信网络中不一定实时存在联通的通信路径，所以车载自组织网络也属于一种移动机会网络。

移动机会网络(Mobile Opportunistic Network,MON)是由移动自组织网络(Mobile Ad-Hoc Networks,MANETs)和延迟/中断容忍网络(Delay/Disruption TolerantNetwork,DTN)演变而来，具备二者的特征。移动机会网络顾名思义其网络中的节点不断地进行运动，这样增加了携带消息的节点与目的节点接触的机会，进而实现了在通信链路频繁断开等通信信道间歇性连接的网络条件下非实时的信息传输。移动机会网络通信应用了无线移动网络技术，该网络中的节点既充当主机又具有路由器功能，因此在组网时，无需借助传统的通信网络基础设施如基站等，将网络中的节点当做对等的对象来实现无线信息通信和数据传输。传统的延迟/中断容忍网络使用存储-携带-转发(Store-Carry-Forward)的路由方式完成数据传输。作为移动自组织网络和延迟/中断容忍网络的演变体，移动机会网络具有更广的业务范围，更适合于当下广泛使用的便携式移动智能设备的用户和装有智能传感设备的交通道具等使用短距离无线通信技术进行信息通信的场合。

车载移动机会网络是将移动机会网络和车载自组织网络融合在一起产生的，主要应用于车载嵌入式系统进而组成智能交通系统的一种新型无线网络。车载自组织网络所面临的主要问题依旧是车辆的高速运动导致网络节点间通信链路断性连接，网络拓扑结构频繁割裂。为了处理车载移动机会网络节点的间断性连通和数据传输的高延时，车载移动机会网络同样采用“存储-携带-转发”的数据传输策略。嵌入车载移动机会网络的车辆在行驶时携带交通消息，每当车辆之间在通信范围内相遇或者进入路边基础设施服务范围内时，车辆之间、车辆与路边基础设施之间进行信息传递，从而很大程度上解决了车载移动机会网络中通信过程中高延时，机会性和不稳定性的难题。该领域的研究人员经过不断创新探索，提出了众多基于相遇历史信息和地理位置策略的路由协议，并在实际运用中证实了这些算法的可行性。

【成果简介】本成果发明了一种车载机会网络中基于预测与相遇历史信息的地理位置路由方法，包括：S1、车载机会网络中的每个车辆节点周期性的广播自己的地理位置信息，判断其自身是否处于交叉路口路段；S2、当节点收到来自路口节点的信标包时，说明节点运行在路口附近；运行在路口附近的节点启动预测算法来判断数据包的前进方向；S3、计算当前节点与目的节点之间的夹角，当θ≤25°时，启动直行路段的路由方法选择下一跳中继节点；S4、当θ>25°时，启动交叉路口路段的路由方法，当前节点先判断该消息是否需要改变消息传递方向；若需改变方向，则将信息首先传递给路口节点，否则将消息绕过路口节点，向前进行投递。本成果能有效提高数据的传输效率，并降低消息传输时延。

【成果图片】

【联系方式】段治国、安红高、刘树楠、吴涛，02767868068，02767868067，02767862769