CN104754679A - 车载短距离通信网中改进的zrp路由方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的车载短距离通信网中改进的ZRP路由方法，利用V2X网络的诸多特性，将相邻路口之间的道路设定为一个区域，路口的路侧节点设定为边界节点，路侧节点接收周围节点的心跳信息，生成各条道路的LSA，然后沿道路转发出去，车载节点根据接收到的周围节点的心跳信息及LSA更新本地LSA，依据LSA生成区域内路由表，同时，不同区域之间利用路侧节点进行区域间路由。本发明不仅可有效减少区域内链路状态表的发送量，提高区域间路由的效率，且由于路侧节点位置固定，也减小了BRP协议实现的复杂度，能够满足V2X网络的实际要求。

Description

车载短距离通信网中改进的ZRP路由方法
技术领域
本发明涉及一种车载短距离通信网中改进的ZRP路由方法，属于车载通信网技术领域。
背景技术
车载短距离通信(Vehicle to X：V2X)网络是通过无线通信、GPS/GIS、传感等短距离通信技术实现的车内(CAN-Controller Area Network)、车路(Vehicle-2-RSU)、车间(Vehicle-2-Vehicle)、车外(vehicle-2-Infrastructure)、人车(Vehicle-2-Person)之间的通信。
区域路由协议(Zone Routing Protocol ZRP)是建立在区域概念上的混合路由协议，该协议结合了主动路由协议和按需路由协议的长处，性能依赖于区域半径(节点到边界节点的跳数)这一参数；其中，区域是指到节点的最短距离不大于某一常数的节点所覆盖的范围，节点间的距离用跳数表示，可以直接通信的两个节点彼此成为邻居，距离为1跳。现有的ZRP路由协议主要包括四个功能模块：区域内路由模块IARP(Intrazone Routing Protocol)、区域间路由模块IERP(Interzone Routing Protocol)、边界多播解析路由协议模块BRP(BordercastR esolutionP rotocol)和邻居发现协议模块NDP(NeighborDiscovery Protocol)；其中，IARP由表驱动路由协议实现，IERP由按需驱动路由协议实现，BRP是一种请求分组转发机制，当目的节点出现在区域之外时，将请求分组有效的传送给边界节点来提高请求效率，NDP主要完成本节点同邻居节点的直接通信，两节点周期交互“Hello”消息以发现邻居节点。
由于V2X网络自身具有诸多特性，如车辆沿狭长道路方向分布，且两个路口之间车辆的移动位置相对固定；路侧节点覆盖范围较大，一般部署于路口及车辆密集的地点；车载节点及路侧节点定期发送包括车辆位置信息、生存时间等相关信息的心跳信息等；当将ZRP路由协议应用于V2X网络中时，应对该协议进行适应性改进，以满足V2X网络的实际需要。
发明内容
有鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种车载短距离通信网中改进的ZRP路由方法，该方法对应用于V2X网络中的ZRP路由方法进行了改进，既提高了ZRP路由方法的性能，也能满足V2X网络的实际要求。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
车载短距离通信网中改进的ZRP路由方法，利用节点之间定期发送的包括车辆行驶方向、位置信息、生存时间等相关信息的心跳信息，其特征在于，路由建立方法是：
S1：将相邻路口之间的道路设定为区域，两路口处的路侧节点设定为边界节点；
S2：路侧节点接收周围节点发送的心跳信息，按照各节点的行驶方向及道路方向，对应每条道路的方向，生成包括该条道路上其覆盖范围内所有节点的相关信息的链路状态广播LSA，并将每条LSA沿着对应的道路方向转发出去；
S3：车载节点接收周围节点发送的心跳信息，更新维护包括各个节点相关信息的本地LSA；
S4：车载节点接收路侧节点或是其它车载节点发送的LSA，将收到的LSA与本地LSA相比较，若不同，执行S5，若相同，执行S6；
S5：车载节点依据收到的LSA，更新本地LSA；并将更新后的LSA转发出去；然后跳转至S7；
S6：车载节点将收到的LSA沿车辆行驶方向直接转发出去；
S7：车载节点将本地LSA发送给区域内路由模块IARP，IARP对LSA处理后生成区域内路由表。
进一步的，
数据包转发过程是：
S10：源节点的IERP查找区域内路由表，是否存在到达目的节点的路由路径，若存在，执行S15；否则执行S11；
S11：源节点的IERP将可用路径的路由请求发送给BRP，BRP依据该路由请求生成边界多播生成树BST；
S12：BRP按照BST转发路由请求；
S13：当路由请求转发至路侧节点时，路侧节点依据本地LSA及收到的路由请求，生成新的BST，并将生成的BST转发至相邻区域；
S14：相邻区域内的节点按照步骤S4-S7生成区域内路由表，以及步骤S10-S13进行区域间的路由请求转发过程，直到找到目的节点为止；
S15：数据包按照源节点到目的节点的路由路径进行转发。
所述BRP按照BST转发路由请求的方法分为两种：一种是路由请求直接通过路侧节点生成BST后，按照生成的BST转发到下一个路段，第二种是路由请求通过连接路侧节点的高带宽链路转发到其他的路侧节点。
本发明的优点在于：
本发明的车载短距离通信网中改进的ZRP路由方法，不仅可有效减少区域内链路状态表的发送量，提高区域间路由的效率，且由于路侧节点位置固定，也减小了BRP协议实现的复杂度，能够满足V2X网络的实际要求。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
图2是本发明一具体实施例的实际应用场景示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
V2X网络中，各个节点(车载节点及路侧节点)定期向周围的节点广播包含车辆行驶方向、车辆位置、生存时间(TTL，Time to Live)、IP地址等自身状态信息的心跳信息，各节点同时接收周围其他节点发送的心跳信息，依据收到的心跳信息，定期更新维护包括周围节点相关信息的环境信息对列。
图1是本发明的方法流程图，如图所示，本发明公开的车载短距离通信网中改进的ZRP路由方法，路由建立的过程是：
S1：将相邻路口之间的道路设定为ZRP中的区域，该两个路口设定为ZRP中的边界，将两路口处的两路侧节点设定为ZRP中的边界节点；
S2：路侧节点接收周围节点发送的心跳信息，按照各节点的行驶方向及道路方向，对应每条道路的方向，生成包括该条道路上其覆盖范围内所有节点的相关信息的链路状态广播LSA，并将每条LSA沿着对应的道路方向转发出去；
链路状态广播LSA(Link-State Advertisement)是链接状态协议使用的一种数据包，用于维护路由选择表，包括有关邻居节点和通道成本等相关信息。
S3：车载节点接收周围节点发送的心跳信息，更新维护包括各个节点相关信息的本地LSA；
S4：车载节点接收路侧节点或是其它车载节点发送的LSA，将收到的LSA与本地LSA按照TTL相比较，若不同，执行S5，若相同，执行S6；
S5：车载节点依据收到的LSA，更新本地LSA；并将更新后的LSA转发出去；然后跳转至S7；
当收到的路侧节点的LSA比本地LSA信息更新时，更新本地LSA。
S6：车载节点将收到的LSA沿车辆行驶方向直接转发出去；
S7：车载节点将本地LSA发送给区域内路由模块IARP，IARP对LSA处理后生成链路状态表LST(Link State Table)，同时通过IARP的路由算法生成区域内路由表；
各个车载节点和路侧节点分别设有区域内路由模块IARP、区域间路由模块IERP、边界多播解析路由协议模块BRP以及邻居发现协议模块。
S8：车载节点将IARP生成的区域内路由表发送给区域间路由模块IERP，用于车载节点发起路由请求时，IERP查询该区域内路由表是否存在到达目的节点的路径；
上述路由建立过程完成后，当源节点向目的节点发送数据包时，该数据包的转发过程是：
S10：源节点的IERP查找区域内路由表，是否存在到达目的节点的路由路径，若存在，执行S15；否则执行S11；
S11：源节点的IERP将可用路径的路由请求发送给BRP，BRP依据该路由请求，结合路侧节点周围的道路分布，生成各个道路方向的边界多播生成树BST(Bordercast Spanning Tree)；
路侧节点的覆盖范围较大，其BRP结合覆盖范围内的道路及节点分布情况，生成沿各条道路方向上的BST。
S12：BRP按照BST转发路由请求。
BRP将路由请求按照BST转发的方法分为两种：一种是路由请求直接通过路侧节点生成BST后，按照生成的BST转发到下一个路段，第二种是路由请求通过连接路侧节点的高带宽链路转发到其他的路侧节点。
S13：当路由请求转发至路侧节点时，路侧节点依据本地LSA及收到的路由请求，生成新的BST，并将生成的BST转发至相邻区域；
S14：相邻区域内的节点按照步骤S4-S7生成区域内路由表，以及步骤S10-S13进行区域间的路由请求转发过程，直到找到目的节点为止；
S15：数据包按照源节点到目的节点的路由路径进行转发。
图2是本发明一具体实施例的实际应用场景示意图，如图所示，在该实际应用场景中，横向道路(道路1)上行驶着V1-V15共15辆车辆，该道路的两个路口处分别设置路侧节点RS1、RS2；
按照本发明的方法，路侧节点RS1到RS2之间的道路设定为ZRP中的区域，路侧节点RS1、RS2为边界节点，则路由建立过程如下：
1)路侧节点RS1接收其覆盖范围内各个方向的车载节点的心跳信息，按照道路方向，生成道路1、道路2上的两条LSA，其中，道路1的LSA包括车载节点V1-V6的相关信息，该LSA称为LSA-1；
2)路侧节点RS1将LSA-1转发给道路1上的车载节点；
3)道路1上的各个车载节点接收周围节点的心跳信息，更新维护本地LSA；
4)车载节点V2、V3、V4接收到路侧节点RS1发送的LSA-1，分别将本地LSA与LSA-1相比较，由于本地LSA所包括的节点信息均包括在LSA-1之内，所以无需更新本地LSA，车载节点V2、V3、V4将LSA-1直接转发出去；
5)车载节点V5可以接收到车载节点V7的心跳信息，其本地LSA包括V7的相关信息，车载节点V5接收到车载节点V4转发的LSA-1后，将本地LSA与LSA-1相比较，发现所包括的节点信息不同，将本地LSA与LSA-1更新合并生成LSA-2，该LSA-2包括车载节点V1-V7的相关信息，之后，车载节点V5将LSA-2转发出去；
6)车载节点V6可以接收到车载节点V8的心跳信息，其本地LSA包括V8的相关信息，车载节点V6接收到车载节点V5转发的LSA-2后，将本地LSA与LSA-2相比较，发现所包括的节点信息不同，将本地LSA与LSA-2更新合并生成LSA-3，该LSA-3包括车载节点V1-V8的相关信息，之后，车载节点V6将LSA-3转发出去；
7)车载节点V7、V8、V9、V10按照与步骤5)、6)相同的方法进行处理，即车载节点V7更新合并生成包括V1-V9的LSA-4，车载节点V8更新合并生成包括V1-V10的LSA-5，车载节点V9更新合并生成包括V1-V11的LSA-6，车载节点V10更新合并生成包括V1-V12的LSA-7；
该LSA-7为路侧节点RS1到RS2之间的区域内的LSA。
8)各车载节点将更新后的本地LSA发送给区域内路由模块IARP，区域内路由模块IARP对LSA处理后生成区域内路由表。
假定源节点V1欲与目的节点V15通信，源节点V1向目的节点V15发送数据包，则该数据包的ZRP路由转发过程为：
10)源节点的IERP查找区域内路由表，没有找到到达目的节点的路径，就将可用路径的路由请求发送给BRP，BRP依据该路由请求生成边界多播生成树BST；
11)源节点的BRP按照BST转发路由请求；
12)当路由请求转发至车载节点V10时，由于车载节点V10可以接收到路侧节点RS2的心跳信息，车载节点V10将路由请求转发至路侧节点RS2；
13)路侧节点RS2可接收车载节点V11、V12、V13的心跳信息，结合接收到的路由请求，生成包括车载节点V1-V13相关信息的LSA-8，并将该LSA-8沿道路1转发出去；
14)车载节点V13能够接收到车载节点V15的心跳信息，结合接收到的LSA-8，更新本地LSA，生成包括车载节点V1-V15的LSA-9，并将该LSA-9发送给区域内路由模块IARP，依IARP的路由算法生成区域内路由表，该路由表中包括了V1到V15的路由路径；
15)源节点V1到目的节点V15的数据包沿着区域内路由表中的路由路径进行转发。
本发明的车载短距离通信网中改进的ZRP路由方法，利用V2X网络的诸多特性，如两个路口之间车辆的移动位置相对固定，覆盖范围较大的路侧节点部署于路口处，车载节点及路侧节点定期发送包括车辆位置信息、生存时间等相关信息的心跳信息等，将相邻路口之间的道路设定为一个区域，路口的路侧节点设定为边界节点，区域内利用路侧节点辅助的方式收集链路状态表，然后发布到本区域，而不同区域之间采用路侧节点辅助的方式进行区域间路由。本发明的改进的ZRP路由方法，不仅可有效减少区域内链路状态表的发送量，提高区域间路由的效率，且由于路侧节点位置固定，也减小了BRP协议实现的复杂度，能够满足V2X网络的实际要求。
以上所述是本发明的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的精神和范围的情况下，任何基于本发明技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本发明保护范围之内。

Claims (3)

1.车载短距离通信网中改进的ZRP路由方法，利用节点之间定期发送的包括车辆行驶方向、位置信息、生存时间等相关信息的心跳信息，其特征在于，路由建立方法是：
S1：将相邻路口之间的道路设定为区域，两路口处的路侧节点设定为边界节点；
S2：路侧节点接收周围节点发送的心跳信息，按照各节点的行驶方向及道路方向，对应每条道路的方向，生成包括该条道路上其覆盖范围内所有节点的相关信息的链路状态广播LSA，并将每条LSA沿着对应的道路方向转发出去；
S3：车载节点接收周围节点发送的心跳信息，更新维护包括各个节点相关信息的本地LSA；
S4：车载节点接收路侧节点或是其它车载节点发送的LSA，将收到的LSA与本地LSA相比较，若不同，执行S5，若相同，执行S6；
S5：车载节点依据收到的LSA，更新本地LSA；并将更新后的LSA转发出去；然后跳转至S7；
S6：车载节点将收到的LSA沿车辆行驶方向直接转发出去；
S7：车载节点将本地LSA发送给区域内路由模块IARP，IARP对LSA处理后生成区域内路由表。
2.如权利要求1所述的车载短距离通信网中改进的ZRP路由方法，其特征在于，数据包转发过程是：
S10：源节点的IERP查找区域内路由表，是否存在到达目的节点的路由路径，若存在，执行S15；否则执行S11；
S11：源节点的IERP将可用路径的路由请求发送给BRP，BRP依据该路由请求生成边界多播生成树BST；
S12：BRP按照BST转发路由请求；
S13：当路由请求转发至路侧节点时，路侧节点依据本地LSA及收到的路由请求，生成新的BST，并将生成的BST转发至相邻区域；
S14：相邻区域内的节点按照步骤S4-S7生成区域内路由表，以及步骤S10-S13进行区域间的路由请求转发过程，直到找到目的节点为止；
S15：数据包按照源节点到目的节点的路由路径进行转发。
3.如权利要求2所述的车载短距离通信网中改进的ZRP路由方法，其特征在于：
所述BRP按照BST转发路由请求的方法分为两种：一种是路由请求直接通过路侧节点生成BST后，按照生成的BST转发到下一个路段，第二种是路由请求通过连接路侧节点的高带宽链路转发到其他的路侧节点。
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