CN105282813A - 一种车载网络环境下的路由方法、装置及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种车载网络环境下的路由方法、装置和系统，该方法包括：判断源节点的所有邻居节点中是否存在相比源节点距离目的节点更近的邻居节点，如果是，对源节点、目的节点、以及所述源节点的所有邻居节点进行道路归类；从源节点的所有邻居节点中选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点；判断候选节点与目的节点是否归类于同一道路；如果是，将候选节点作为下一跳的路由节点。该方法在路由决策中考虑了城市道路的实际拓扑情况，基于节点归类道路的实际情况来选择下一跳的路由节点，能够提供更可靠的路由信息，避免了无用信息的转发，能够提高路由效率。

Description

一种车载网络环境下的路由方法、装置及系统

技术领域

本发明涉及车辆网络通信技术领域，特别是一种车载网络环境下的路由方法、装置及系统。

背景技术

车辆Adhoc网络(VehicularAd-hocNetworks，VANET),是无线自组网(MobileAd-hocNetworks，MANET)的一种特殊形式，最早在2000年由FleetNet项目提出来。VANET由配备着无线网络设备的车辆组成，可以在车辆和车辆之间提供无线通信服务。

近年来城镇车辆保有量迅速增加，具备了组建VANET的基础。在VANET上的各种应用，有利于充分利用现有交通资源，可以减少交通拥堵以及安全事故的发生，为人民生活和国家经济发展减少损失，还可以满足人们日益增长的对各种网络应用的需求。

VANET的应用非常广阔，主要包括以下几类：

安全应用：驾驶员在行驶过程中能够接收到驾驶安全相关的信息。

路线规划：驾驶员通过应用程序能够实时地了解网络中各条道路的拥堵情况，从而选择一条最合适的路线前往目的地。

信息查询：驾驶员或乘客可以通过VANET查询附近的信息发布者。

互联网接入：VANET提供互联网接入功能，驾驶员或乘客可以通过它访问互联网。

文档与媒体共享：车辆之间可以发布和分享各自的文档与多媒体信息。

随着需求的不断增长，会有越来越多的应用运行在VANET为基础的网络平台上，给人们的工作和生活带来更多的方便。由于VANET要面向更为具体的应用环境，限制条件更多，因此具备更多特点：

1)VANET的覆盖范围巨大，往往是整个城市或者整条高速公路，网络内的节点数目也非常大，数据包的发送多为多跳传输。

2)大多数车辆都在移动，移动速度较快，因此网络拓扑变化较快。

3)车辆移动速度较快，因此，相对行驶的车辆之间，以及高速行驶的车辆与路边设施之间能够通信的时间可能较短。

4)大量的VANET应用都是与地理位置相关的。

由于这些特性的存在，普通无线网络的路由协议并不能很好地适应VANET环境。

发明内容

为了适应于VANET环境，本发明提供了一种基于GPSR协议的车载网络环境下的路由方法、装置及系统，在GPSR协议的基础上，为车载网络环境提供了更好的路由方案。

在本发明第一方面，提供了一种基于GPSR协议的车载网络环境下的路由方法，所述方法包括：

判断源节点的所有邻居节点中是否存在相比源节点距离目的节点更近的邻居节点，如果是，对源节点、目的节点、以及所述源节点的所有邻居节点进行道路归类；

从源节点的所有邻居节点中选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点；

判断候选节点与目的节点是否归类于同一道路；如果是，将候选节点作为下一跳的路由节点。

与现有技术的GPSR路由算法相比，本发明在路由决策中考虑了城市道路的真实拓扑情况，该方法在路由决策中考虑了城市道路的实际拓扑情况，基于节点归类道路的实际情况来选择下一跳的路由节点，能够提供更可靠的路由信息，避免了无用信息的转发，能够提高路由效率。

可选的，所述计算与候选节点归类于相同道路的邻居节点的最远通信距离的均值的步骤，包括：

从所述源节点的邻居节点列表中获取与候选节点归类于同一道路的每个邻居节点的最远通信距离；所述邻居节点列表中至少储存有每个邻居节点各自对应的最远通信距离；邻居节点对应的最远通信距离是指邻居节点自身能够与其邻居节点通信的最远距离；

根据获取的邻居节点的最远通信距离，计算均值。

可选的，通过以下方式维护所述源节点的邻居节点列表：

接收所述源节点的邻居节点周期性发送的问候消息，所述问候消息至少包括最远通信距离；

从问候消息中获取至少包括最远通信距离的信息，利用获取的信息周期性更新所述源节点的邻居节点列表。

可选的，所述邻居节点的最远通信距离具体通过以下方式计算得到：

检查所述邻居节点自身对应的邻居节点列表是否为空；

如果是，计算所述邻居节点自身与其邻居节点列表中的每个邻居节点之间的距离，选择距离最大值作为所述邻居节点的最远通信距离；

如果否，设置所述邻居节点的最远通信距离为零或第二预设阈值。

可选的，在所述从源节点的所有邻居节点中选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点的步骤之前，所述方法还包括：

判断源节点与目的节点是否归类于同一道路；如果否，则执行所述从源节点的所有邻居节点中选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点的步骤；

如果是，则从与源节点和目的节点归类于相同道路的邻居节点中，选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点；判断候选节点与目的节点的距离是否小于源节点与目的节点的距离，如果是，则将候选节点作为下一跳的路由节点，否则，采用周边模式转发信息。

可选的，所述对源节点、目的节点、以及所述源节点的所有邻居节点进行道路归类的步骤，包括：

根据地理信息系统提供的道路信息，确定源节点、目的节点、以及所述源节点的所有邻居节点所在道路的交汇点；

将交汇点与所述源节点的邻居节点之间的连线作为第一连线，以及，将交汇点与源节点之间的连线作为第二连线，计算第一连线和第二连线之间的夹角；

当夹角小于第三预设阈值时，则将邻居节点和所述源节点归类于同一道路；当夹角不小于第三预设阈值时，则将邻居节点和所述源节点归类于不同道路。

可选的，所述对源节点、目的节点、以及所述源节点的所有邻居节点进行道路归类的步骤，包括：

将所述源节点分别与每个邻居节点和目的节点作连线，计算任意两个连线之间的夹角；

采用聚类算法，将夹角小于第四预设阈值的连线归为一类，将一类连线上的所有节点归类于同一道路。

可选的，所述方法还包括：

判断目的节点是否是源节点的一个邻居节点，如果是，则直接将信息发送至目的节点；如果否，转入执行所述判断源节点的所有邻居节点中是否存在相比源节点距离目的节点更近的邻居节点的步骤。

在本发明第二方面，提供了一种车载网络环境下的路由装置，所述装置包括：

第一判断单元，用于判断源节点的所有邻居节点中是否存在相比源节点距离目的节点更近的邻居节点；如果是，触发道路归类单元；

所述道路归类单元，用于对源节点、目的节点、以及所述源节点的所有邻居节点进行道路归类；候选节点第一选择单元，用于从源节点的所有邻居节点中选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点；

第二判断单元，用于判断候选节点与目的节点是否归类于同一道路；如果是，触发路由节点指定单元；

所述路由节点指定单元，用于将候选节点作为下一跳的路由节点。

可选的，当所述第二判断单元判断出候选节点与目的节点归类于不同道路时，触发均值计算单元和第三判断单元；

所述均值计算单元，用于计算与候选节点归类于相同道路的邻居节点的最远通信距离的均值；

所述第三判断单元，用于判断均值与标准通信距离之差是否小于第一预设阈值；如果是，触发所述路由节点指定单元；否则，触发删除单元；

所述删除单元，用于从源节点的所有邻居节点中删除候选节点所归类道路上的邻居节点；当没有剩余节点时，则触发周边模式转发单元；当有剩余节点时，则触发候选节点第一选择单元和所述第二判断单元。

所述周边模式转发单元，用于采用周边模式转发信息。

所述均值计算单元，包括：

获取子单元，用于从所述源节点的邻居节点列表中获取与候选节点归类于同一道路的每个邻居节点的最远通信距离；所述邻居节点列表中至少储存有每个邻居节点各自对应的最远通信距离；邻居节点对应的最远通信距离是指邻居节点自身能够与其邻居节点通信的最远距离；

均值计算子单元，用于根据获取的邻居节点的最远通信距离，计算均值。

可选的，所述装置还包括：

邻居节点列表维护单元，用于为源节点维护对应的邻居节点列表，所述邻居节点列表至少包括所述源节点的每个邻居节点各自对应的最远通信距离；

所述邻居节点列表维护单元，包括：

问候消息接收子单元，用于接收所述源节点的邻居节点周期性发送的问候消息，所述问候消息至少包括最远通信距离；

信息更新子单元，用于从问候消息中获取至少包括最远通信距离的信息，利用获取的信息周期性更新所述源节点的邻居节点列表。

可选的，所述装置还包括：

最远通信距离确定单元，用于检查节点自身对应的邻居节点列表是否为空；如果是，计算节点自身与其邻居节点列表中的每个邻居节点之间的距离，选择距离最大值作为节点的最远通信距离；如果否，设置节点最远通信距离为零或第二预设阈值。

可选的，所述装置还包括：

第四判断单元，用于判断源节点与目的节点是否归类于同一道路；如果否，触发候选节点第一选择单元；

如果是，触发候选节点第二选择单元和第五判断单元；

所述候选节点第二选择单元，用于从与源节点和目的节点归类于相同道路的邻居节点中，选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点；

第五判断单元，用于判断候选节点与目的节点的距离是否小于源节点与目的节点的距离，如果是，触发路由节点指定单元，否则，触发所述周边模式转发单元。

可选的，所述道路归类单元，包括：

交汇点确定子单元，用于根据地理信息系统提供的道路信息，确定源节点、目的节点、以及所述源节点的所有邻居节点所在道路的交汇点；

第一夹角计算子单元，用于将交汇点与所述源节点的邻居节点之间的连线作为第一连线，以及，将交汇点与源节点之间的连线作为第二连线，计算第一连线和第二连线之间的夹角；

第一归类子单元，用于当夹角小于第三预设阈值时，则将邻居节点和所述源节点归类于同一道路；以及，当夹角不小于第三预设阈值时，则将邻居节点和所述源节点归类于不同道路。

可选的，所述道路归类单元，包括：

第二夹角计算子单元，用于将所述源节点分别与每个邻居节点和目的节点作连线，计算任意两个连线之间的夹角；

第二归类子单元，用于采用聚类算法，将夹角小于第四预设阈值的连线归为一类，将一类连线上的所有节点归类于同一道路。

在本发明第三方面，提供了一种车载网络环境下的路由系统，所述系统包括：

源节点、目的节点、源节点的邻居节点以及上述第二方面提供的路由装置；

所述路由装置，用于为所述源节点确定路由策略，以使所述源节点按照路由策略发送消息；

所述源节点将信息发送给所述路由装置决策的下一跳路由节点，以使所述源节点通过下一跳路由节点将信息转发给所述目的节点；或者，所述源节点采用周边转发模式发送信息；

所述邻居节点计算自身的最远通信距离，将至少包含最远通信距离的信息通过问候消息发送至源节点，以使源节点根据接收到的问候消息维护邻居节点列表；所述邻居节点列表至少包括邻居节点的最远通信距离。

所述邻居节点通过以下方式计算自身最远通信距离：

检查节点自身对应的邻居节点列表是否为空；如果是，计算所述邻居节点自身与其邻居节点列表中的每个邻居节点之间的距离，选择距离最大值作为所述邻居节点的最远通信距离；如果否，设置所述邻居节点的最远通信距离为零或第二预设阈值。

可选的，所述装置还包括：

第六判断单元，用于判断目的节点是否是源节点的一个邻居节点，如果是，则触发发送单元；所述发送单元，用于直接将信息发送至目的节点；如果否，则触发所述第一判断单元。

由上述实施例可以看出，与现有技术相比，本发明技术方案具有如下有益效果：

由于现有技术的GPSR路由方案是基于地理位置的贪婪路由算法，该算法总是选择距离目的节点最近的邻居节点作为路由的下一跳节点，当遇到局部最优时，采用周边模式转发信息。但在实际应用中，由于真实的城市道路环境较为复杂，如大量的树木、建筑物的遮挡，使得现有技术的这种算法难以适应于真实的城市道路环境。

而本发明与现有技术相比，在传统的GPSR的基础上结合了城市实际的交通环境，在路由决策中考虑了城市道路的实际拓扑情况，利用节点所归类的道路情况来衡量节点所在的实际道路情况，为源节点提供更可靠的路由信息。

进一步地，本发明还考虑了城市道路间障碍物的遮挡对节点实际通信距离的影响，采用节点的最远通信距离来衡量节点的实际通信能力，基于这些因素，使得整个路由方案更加适合真实的城市道路交通环境，能够提供更可靠的路由信息，避免了无用信息的转发，能够提高路由效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种车载网络环境下的路由方法实施例1的流程图；

图2为本发明提供的一种车载网络环境下的路由方法实施例2的流程图；

图3为本发明提供的一种车载网络环境下的路由方法实施例3的流程图；

图4为本发明提供的一种路由场景示例图；

图5为本发明提供的一种车载网络环境下的路由装置实施例1的结构图；

图6为本发明提供的一种车载网络环境下的路由装置实施例2的结构图；

图7为本发明提供的一种车载网络环境下的路由装置实施例3的结构图；

图8为本发明提供的一种车载网络环境下的路由系统实施例1的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参阅图1，其为本发明提供的一种车载网络环境下的路由方法实施例1的流程图，该方法可包括：

步骤101：判断源节点的所有邻居节点中是否存在相比源节点距离目的节点更近的邻居节点，如果是，进入步骤102和步骤103。

一般而言，VANET网络中的节点分为移动的车辆和带有无线收发装置的固定路边设施。移动的车辆如小客车、出租车、货车等；带有无线收发装置的固定路边设施如交通指示显示设备等。

在VANET网络中，任意两个节点A和B，若节点A需要将信息发送至节点D时，一般情况下，将信息发送方称为源节点，信息接收方称为目的节点，有时，也被称为目标节点。

在VANET网络中，任意一个节点均需要维护一个邻居节点列表，该邻居节点列表中存储有节点的邻居节点的基本信息，如邻居节点ID、位置信息、速度、运动方向方位角等等。当然，在一些特殊环境下，节点的邻居节点列表也可能为空。

在本发明中，源节点的邻居节点具体是指源节点通过一跳能够将信息传送至的其他节点。也就是说，源节点通过一跳能够将信息传送至邻居节点列表中的任意一个邻居节点。

本发明的实施场景是，源节点需要将信息发送至目的节点，在发送之前需要确定快捷的、可靠的路由。本发明提供的路由方法能够为源节点提供最快捷、可靠的路由信息，进而提高节点通信质量。

在步骤101判断出源节点的所有邻居节点中存在相比源节点距离目的节点更近的邻居节点时，则进入步骤102进行后续路由抉择处理；如果步骤101判断出源节点的所有邻居节点中不存在相比源节点距离目的节点更近的邻居节点，即，源节点与目的节点的距离是最小的，在这种情况下，源节点采用周边模式转发信息即可。

另外，为了进一步地提高源节点与目的节点间的信息发送效率，在上述步骤101之前还可以增加如下步骤：

判断目的节点是否是源节点的一个邻居节点，如果是，则直接将信息发送至目的节点；如果否，转入执行步骤101。

当目的节点是源节点的一个邻居节点时，说明源节点通过一跳就能够将信息发送至目的节点，则无需在为其选择路由节点。

步骤102：对源节点、目的节点、以及所述源节点的所有邻居节点进行道路归类。考虑到不同节点的配置不同，下面针对节点不同的配置情况，对步骤102的具体实现进行解释说明。

一种情况是，节点配置有地理信息系统(GeographicInformationSystem，GIS)。在这种情况下，可以通过以下可选方式实现步骤102：

根据地理信息系统提供的道路信息，确定源节点、目的节点、以及所述源节点的所有邻居节点所在道路的交汇点。

将交汇点与所述源节点的邻居节点之间的连线作为第一连线，以及，将交汇点与源节点之间的连线作为第二连线，计算第一连线和第二连线之间的夹角；

当夹角小于第三预设阈值时，则将邻居节点和所述源节点归类于同一道路；当夹角不小于第三预设阈值时，则将邻居节点和所述源节点归类于不同道路。

另一种情况是，节点没有配置地理位置系统。在这种情况下，可以通过以下可选方式实现步骤102：

将所述源节点分别与每个邻居节点和目的节点作连线，计算任意两个连线之间的夹角；

采用聚类算法，将夹角小于第四预设阈值的连线归为一类，将一类连线上的所有节点归类于同一道路。

这里需要说明的是，在节点配置有地理位置系统的情况下，也可以采用上述另一情况下的可选实现方式。另外，在具体实现时，也可以采用其他方式对节点进行道路归类处理。

步骤103：从源节点的所有邻居节点中选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点。

步骤104：判断候选节点与目的节点是否归类于同一道路；如果是，进入步骤105；

步骤105：将候选节点作为下一跳的路由节点。

将候选节点作为下一跳的路由节点，则源节点将信息直接传送给下一跳的路由节点，由下一跳的路由节点将信息再转发给目的节点。

从上述实施例可以看出，本发明在路由决策时，考虑节点所在的实际道路拓扑情况，不再盲目的选择距离目的节点最小值，而是利用节点所归类的道路情况来衡量节点所在的实际道路情况，根据具体道路归属情况为源节点提供更可靠的路由信息。

为了进一步提高路由决策的可靠性，本发明还提供了一种可选方案。

请参阅图2，其为本发明提供的一种车载网络环境下的路由方法实施例2的流程图，图2所示方法具体是在上述图1所示方法的基础上增加如下步骤：

在上述方法的基础上，当步骤104判断出候选节点与目的节点归类于不同道路时，则进入步骤106：

步骤106：计算与候选节点归类于相同道路的邻居节点的最远通信距离的均值。

在具体实现时，步骤106可通过以下可选方式实现：

从所述源节点的邻居节点列表中获取与候选节点归类于同一道路的每个邻居节点的最远通信距离；所述邻居节点列表中至少储存有每个邻居节点各自对应的最远通信距离；根据获取的邻居节点的最远通信距离，计算均值。

具体的，邻居节点对应的最远通信距离是指邻居节点自身能够与其邻居节点通信的最远距离；邻居节点通过以下方式计算自身最远通信距离：

检查所述邻居节点自身对应的邻居节点列表是否为空；

如果是，计算所述邻居节点自身与其邻居节点列表中的每个邻居节点之间的距离，选择距离最大值作为所述邻居节点的最远通信距离；

如果否，设置所述邻居节点的最远通信距离为零或第二预设阈值。

在具体实现时，所述第二预设阈值可以是一个极小值；如第二预设阈值为1米或0.5米。

邻居节点根据自身与其邻居节点的实际距离情况来确定出自身的最远通信距离。这里的最远通信距离能够表征节点在实际道路上的无线通信能力。

另外，在本发明中针对每个节点均维护有邻居节点列表，具体维护方法包括：

接收所述源节点的邻居节点周期性发送的问候消息，所述问候消息至少包括最远通信距离；

从问候消息中获取至少包括最远通信距离的信息，利用获取的信息周期性更新所述源节点的邻居节点列表。

在本发明中，源节点的邻居节点周期性地向源节点发送携带有节点ID、位置信息、速度、运动方向方位角以及通信距离范围的问候消息(Hello消息)，源节点通过解析Hello消息来更新邻居节点列表；当其中某一个表项超过规定时间没有更新时，表明相应的邻居节点已经不在其通信范围，该表项将被从邻居节点列表中移除。

步骤107：判断均值与标准通信距离之差是否小于第一预设阈值；如果是，进入步骤105；否则，进入步骤108。

标准通信距离是指节点在理想状态下所能达到的最远通信距离。

而相同道路上邻居节点的最远通信距离的均值能够衡量在该道路上障碍物(如影响通信距离的物体，如高楼、大型树木等)对通信距离的影响情况。

如果均值与标准通信距离之差小于第一预设阈值，说明该道路上的障碍物对节点的通信距离没有明显影响。

如果均值与标准通信距离之差不小于第一预设阈值，说明该道路上的障碍物对通信距离有明显影响。

由于道路附近的障碍物对车载短距离无线通信距离影响较大，因此通过比较实际通信距离和标准通信距离的差值，可以衡量节点间通信受阻的严重情况。

步骤108：删除候选节点所归类道路上的邻居节点；执行完步骤108，当有剩余节点时，转入步骤103；但其中的源节点的所有邻居节点是指经过步骤108删除后剩余的邻居节点；当步骤108执行完毕，没有剩余节点时，则进入步骤109；步骤109：采用周边模式转发信息。

在发现道路间存在较多障碍物影响通信时，则将该道路上的所有节点排除，从剩余的邻居节点中再重新选择候选节点，继续确定下一跳的路由节点，但是，当所有节点都不符合上述条件时，则源节点采用周边模式转发信息。

在上述方法的基础上，为了进一步提高路由决策的效率和可靠性，本发明还提供了一种可选方案，请参阅图3，其为本发明提供的一种车载网络环境下的路由方法实施例3的流程图，图3所示方法具体是在上述图1所示方法的基础上增加如下步骤：步骤110、步骤111步骤112。

具体是在所述从源节点的所有邻居节点中选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点的步骤之前，所述方法还包括：

步骤110：判断源节点与目的节点是否归类于同一道路；如果否，则执行所述从源节点的所有邻居节点中选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点的步骤；

如果是，则执行步骤111：从与源节点和目的节点归类于相同道路的邻居节点中，选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点；

步骤112：判断候选节点与目的节点的距离是否小于源节点与目的节点的距离，如果是，则转入步骤105；否则，转入步骤109。

步骤109：采用周边模式转发信息。

当然，也可以在上述图2所述的实施例2的基础上增加上述步骤110、步骤111步骤112。

由上述实施例可以看出，与现有技术相比，本发明技术方案具有如下有益效果：

由于现有技术的GPSR路由方案是基于地理位置的贪婪路由算法，该算法总是选择距离目的节点最近的邻居节点作为路由的下一跳节点，当遇到局部最优时，采用周边模式转发信息。但在实际应用中，由于真实的城市道路环境较为复杂，如大量的树木、建筑物的遮挡，使得现有技术的这种算法难以适应于真实的城市道路环境。

从上述实施例可以看出，本发明与现有技术相比，在传统的GPSR的基础上结合了城市实际的交通环境，在路由决策中考虑了城市道路的实际拓扑情况，主要从节点所归类的道路情况来衡量节点所在的实际道路情况，同时，还考虑了城市道路间障碍物的遮挡对节点实际通信距离的影响，主要采用节点的最远通信距离来衡量节点的实际通信距离，基于这些因素，在下一跳路由节点的选取中考虑了源节点和目的节点处于不同道路的情况，同时，还考虑了城市道路真实情况对节点实际通信距离的影响，从而使得整个路由方案更加适合真实的城市道路交通环境，可以提供更可靠的路由信息，避免了无用信息的转发，能够提高路由效率。

下面结合一个示例对上述方法的进行示例性解释说明，以帮助本领域技术人员更好地理解本发明及其有益效果。

先对示例的基本场景环境进行介绍。

如图4所示，A为源节点，D为目的节点，B、C为A的邻居节点；A需要将信息发送给D。节点A、B在同一条道路S1上，节点C、D在同一条道路S2上，但在节点所处的两条道路之间具有障碍物，使得A节点很难通过自身所在道路上的其他节点将信息传递给节点D。下面分别采用现有技术的路由算法和本发明的路由算法来进行路由决策。

若采用现有技术的路由算法，先判断出邻居节点B、C与节点D的距离，相比节点A与节点D的距离都小，且节点B距离节点D的距离最近，则按照贪婪转发模式，将节点B作为下一跳的路由节点，由节点A将信息先发送给节点B，再由节点B将信息转发给节点D。但，从图3可以看出，由于节点B和节点D处于不同的道路中，并且两条道路之间有障碍物，这就意味着节点B很难将信息传递至节点D。

若采用本发明上述路由算法，先判断出邻居节点B、C与节点D的距离，相比节点A与节点D的距离都小，则对节点A、B、C、D进行道路归类，发现节点A与节点D归类于不同道路，则所有邻居节点B、C中选择距离节点D最近的作为候选节点，则将节点B作为候选节点，然后，判断出节点B与节点D归类于不同的道路，此时，需要计算与B归类于相同道路的邻居节点的最远通信距离的均值；判断均值与标准通信距离之差是否小于第一预设阈值；由于节点B所在道路上只有节点B一个邻居节点，因此，判断其最远通信距离与标准通信距离之差是否小于第一预设阈值，如果是，说明节点B的通信能力满足需求，能够将信息传递至节点D；则将节点B作为下一跳的路由节点；否则，删除节点B，从剩余的邻居节点中选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点，由于剩余的节点之后节点C，则选择节点C作为候选节点，节点C与节点D归类于同一道路，则直接将节点C作为下一跳路由节点。

从图4可以看出，利用本发明的方法会选择节点C作为节点A的下一跳路由节点，虽然节点C和节点D距离相比节点B与节点D距离稍微远一点，但节点C可以确保将信息传递至节点D；而节点B由于受到道路障碍物的影响，其通信能力有限，会存在信息传递失败或者延迟的问题。

从上述示例可以看出，本发明的路由方法，考虑了道路的实际情况，并不是盲目的选择一个距离目的节点最小的作为下一跳路由节点；同时，针对候选节点与目的节点归类于不同道路的情况，进一步地考虑了候选节点的实际通信能力，这样就将受到道路障碍物影响的通信能力低下的节点排除掉，进而选择一个通信可靠性高的节点作为下一跳路由节点。

与上述方法相对应的，本发明还提供了一种车载网络环境下的路由装置。

下面结合图5，对本发明提供的路由装置进行解释说明。

请参阅图5，其为图5为本发明提供的一种车载网络环境下的路由装置实施例1的结构图，该装置包括以下单元：

第一判断单元501，用于判断源节点的所有邻居节点中是否存在相比源节点距离目的节点更近的邻居节点；如果是，触发道路归类单元502；

所述道路归类单元502，用于对源节点、目的节点、以及所述源节点的所有邻居节点进行道路归类；候选节点第一选择单元503，用于从源节点的所有邻居节点中选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点；

第二判断单元504，用于判断候选节点与目的节点是否归类于同一道路；如果是，触发路由节点指定单元505；

所述路由节点指定单元505，用于将候选节点作为下一跳的路由节点。

在上述装置的基础上，为了进一步提高信息发送效率，所述装置还可以包括：

第六判断单元，用于判断目的节点是否是源节点的一个邻居节点，如果是，则触发发送单元；如果否，则触发所述第一判断单元。

所述发送单元，用于直接将信息发送至目的节点。

参见图6，其为本发明提供的一种车载网络环境下的路由装置实施例2的结构图，该装置具体是在上述图5所示装置的基础上增加如下单元：

所述第二判断单元504判断结果为否时，触发均值计算单元506和第三判断单元507；

所述均值计算单元506，用于计算与候选节点归类于相同道路的邻居节点的最远通信距离的均值；

所述第三判断单元507，用于判断均值与标准通信距离之差是否小于第一预设阈值；如果是，触发所述路由节点指定单元505；否则，触发删除单元508；

所述删除单元508，用于从源节点的所有邻居节点中删除候选节点所归类道路上的邻居节点；当没有剩余节点时，则触发周边模式转发单元509；当有剩余节点时，则触发候选节点第一选择单元503和所述第二判断单元504；

所述周边模式转发单元509，用于采用周边模式转发信息。

参见图7，其为本发明提供的一种车载网络环境下的路由装置实施例3的结构图，该装置具体是在上述图5所示装置的基础上增加如下单元：第四判断单元510、候选节点第二选择单元511和第五判断单元512；具体的，

第四判断单元510，用于判断源节点与目的节点是否归类于同一道路；如果否，触发候选节点第一选择单元；

如果是，触发候选节点第二选择单元511和第五判断单元512；

所述候选节点第二选择单元511，用于从与源节点和目的节点归类于相同道路的邻居节点中，选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点；

第五判断单元512，用于判断候选节点与目的节点的距离是否小于源节点与目的节点的距离，如果是，触发路由节点指定单元505，否则，触发周边模式转发单元509。所述周边模式转发单元509，用于采用周边模式转发信息。

当然，也可以在上述图6所述的装置的基础上增加上述第四判断单元510、候选节点第二选择单元511和第五判断单元512，以形成可选的装置。

可选的，所述均值计算单元，包括：

获取子单元，用于从所述源节点的邻居节点列表中获取与候选节点归类于同一道路的每个邻居节点的最远通信距离；所述邻居节点列表中至少储存有每个邻居节点各自对应的最远通信距离；邻居节点对应的最远通信距离是指邻居节点自身能够与其邻居节点通信的最远距离；

均值计算子单元，用于根据获取的邻居节点的最远通信距离，计算均值。

可选的，所述装置还可以包括：

邻居节点列表维护单元，用于为源节点维护对应的邻居节点列表，所述邻居节点列表至少包括所述源节点的每个邻居节点各自对应的最远通信距离；

所述邻居节点列表维护单元，包括：

问候消息接收子单元，用于接收所述源节点的邻居节点周期性发送的问候消息，所述问候消息至少包括最远通信距离；

信息更新子单元，用于从问候消息中获取至少包括最远通信距离的信息，利用获取的信息周期性更新所述源节点的邻居节点列表。

可选的，所述装置还包括：

最远通信距离确定单元，用于检查节点自身对应的邻居节点列表是否为空；如果是，计算节点自身与其邻居节点列表中的每个邻居节点之间的距离，选择距离最大值作为节点的最远通信距离；如果否，设置节点最远通信距离为零或第二预设阈值，所述第二预设阈值为极小值。

可选的，所述道路归类单元，包括：

交汇点确定子单元，用于根据地理信息系统提供的道路信息，确定源节点、目的节点、以及所述源节点的所有邻居节点所在道路的交汇点；

第一夹角计算子单元，用于将交汇点与所述源节点的邻居节点之间的连线作为第一连线，以及，将交汇点与源节点之间的连线作为第二连线，计算第一连线和第二连线之间的夹角；

第一归类子单元，用于当夹角小于第三预设阈值时，则将邻居节点和所述源节点归类于同一道路；以及，当夹角不小于第三预设阈值时，则将邻居节点和所述源节点归类于不同道路。

可选的，所述道路归类单元，包括：

第二夹角计算子单元，用于将所述源节点分别与每个邻居节点和目的节点作连线，计算任意两个连线之间的夹角；

第二归类子单元，用于采用聚类算法，将夹角小于第四预设阈值的连线归为一类，将一类连线上的所有节点归类于同一道路。

另外，本发明还提供了一种车载网络环境下的路由系统，下面结合图5，对该系统进行解释说明。

请参阅图8，其为图8为本发明提供的一种车载网络环境下的路由系统实施例1的示意图，该装置包括：

源节点、目的节点、源节点的邻居节点以及上述一种车载网络环境下的路由装置；

所述路由装置，用于为所述源节点确定路由策略，以使所述源节点按照路由策略发送消息；

所述源节点将信息发送给所述路由装置决策的下一跳路由节点，以使所述源节点通过下一跳路由节点将信息转发给所述目的节点；或者，所述源节点采用周边转发模式发送信息；

所述邻居节点计算自身的最远通信距离，将至少包含最远通信距离的信息通过问候消息发送至源节点，以使源节点根据接收到的问候消息维护邻居节点列表；所述邻居节点列表至少包括邻居节点的最远通信距离。

进一步的，所述邻居节点通过以下方式计算自身最远通信距离：

检查节点自身对应的邻居节点列表是否为空；如果是，计算所述邻居节点自身与其邻居节点列表中的每个邻居节点之间的距离，选择距离最大值作为所述邻居节点的最远通信距离；如果否，设置所述邻居节点的最远通信距离为零或第二预设阈值，所述第二预设阈值为极小值。

图8示出的源节点的邻居节点有N个，在实际应用场景中，源节点的邻居节点根据周边实际环境实时确认，N取值为大于等于1的正整数。图5中车载网络环境下的路由装置为源节点提供的路由策略具体是为源节点提供下一跳路由节点，控制源节点将信息发送给下一跳路由节点，由下一跳路由节点将信息转发给目的节点；路由策略也可以是指示源节点按照周边转发模式发送信息。

在具体实现时，上述系统中的上述一种车载网络环境下的路由装置可以集成于所述源节点中，也可以独立存在。

所述领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述到的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性、机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，可以采用软件功能单元的形式实现。

需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-OnlyMemory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。

以上对本发明所提供的一种车载网络环境下的路由方法、装置及系统进行了详细介绍，本文中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (19)

1.一种车载网络环境下的路由方法，其特征在于，包括：

判断源节点的所有邻居节点中是否存在相比源节点距离目的节点更近的邻居节点；

如果是，对源节点、目的节点、以及所述源节点的所有邻居节点进行道路归类；

从源节点的所有邻居节点中选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点；

判断候选节点与目的节点是否归类于同一道路；如果是，将候选节点作为下一跳的路由节点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当判断出候选节点与目的节点归类于不同道路时，所述方法还包括：

计算与候选节点归类于相同道路的邻居节点的最远通信距离的均值；

判断均值与标准通信距离之差是否小于第一预设阈值；

如果是，将候选节点作为下一跳的路由节点；

否则，从源节点的所有邻居节点中删除候选节点所归类道路上的邻居节点；当有剩余节点时，再跳转至上述从源节点的所有邻居节点中选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点的步骤；当没有剩余节点时，则采用周边模式转发信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述计算与候选节点归类于相同道路的邻居节点的最远通信距离的均值的步骤，包括：

从所述源节点的邻居节点列表中获取与候选节点归类于同一道路的每个邻居节点的最远通信距离；所述邻居节点列表中至少储存有每个邻居节点各自对应的最远通信距离；邻居节点对应的最远通信距离是指邻居节点自身能够与其邻居节点通信的最远距离；

根据获取的邻居节点的最远通信距离，计算均值。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，通过以下方式维护所述源节点的邻居节点列表：

接收所述源节点的邻居节点周期性发送的问候消息，所述问候消息至少包括最远通信距离；

从问候消息中获取至少包括最远通信距离的信息，利用获取的信息周期性更新所述源节点的邻居节点列表。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述邻居节点的最远通信距离具体通过以下方式计算得到：

检查所述邻居节点自身对应的邻居节点列表是否为空；

如果是，计算所述邻居节点自身与其邻居节点列表中的每个邻居节点之间的距离，选择距离最大值作为所述邻居节点的最远通信距离；

如果否，设置所述邻居节点的最远通信距离为零或第二预设阈值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述从源节点的所有邻居节点中选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点的步骤之前，所述方法还包括：

判断源节点与目的节点是否归类于同一道路；如果否，则执行所述从源节点的所有邻居节点中选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点的步骤；

如果是，则从与源节点和目的节点归类于相同道路的邻居节点中，选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点；判断候选节点与目的节点的距离是否小于源节点与目的节点的距离，如果是，则将候选节点作为下一跳的路由节点，否则，采用周边模式转发信息。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对源节点、目的节点、以及所述源节点的所有邻居节点进行道路归类的步骤，包括：

根据地理信息系统提供的道路信息，确定源节点、目的节点、以及所述源节点的所有邻居节点所在道路的交汇点；

将交汇点与所述源节点的邻居节点之间的连线作为第一连线，以及，将交汇点与源节点之间的连线作为第二连线，计算第一连线和第二连线之间的夹角；

当夹角小于第三预设阈值时，则将邻居节点和所述源节点归类于同一道路；当夹角不小于第三预设阈值时，则将邻居节点和所述源节点归类于不同道路。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对源节点、目的节点、以及所述源节点的所有邻居节点进行道路归类的步骤，包括：

将所述源节点分别与每个邻居节点和目的节点作连线，计算任意两个连线之间的夹角；

采用聚类算法，将夹角小于第四预设阈值的连线归为一类，将一类连线上的所有节点归类于同一道路。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

判断目的节点是否是源节点的一个邻居节点，如果是，则直接将信息发送至目的节点；如果否，转入执行所述判断源节点的所有邻居节点中是否存在相比源节点距离目的节点更近的邻居节点的步骤。

10.一种车载网络环境下的路由装置，其特征在于，包括：

第一判断单元，用于判断源节点的所有邻居节点中是否存在相比源节点距离目的节点更近的邻居节点；如果是，触发道路归类单元；

所述道路归类单元，用于对源节点、目的节点、以及所述源节点的所有邻居节点进行道路归类；候选节点第一选择单元，用于从源节点的所有邻居节点中选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点；

第二判断单元，用于判断候选节点与目的节点是否归类于同一道路；如果是，触发路由节点指定单元；

所述路由节点指定单元，用于将候选节点作为下一跳的路由节点。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

当所述第二判断单元判断出候选节点与目的节点归类于不同道路时，触发均值计算单元和第三判断单元；

所述均值计算单元，用于计算与候选节点归类于相同道路的邻居节点的最远通信距离的均值；

所述第三判断单元，用于判断均值与标准通信距离之差是否小于第一预设阈值；如果是，触发所述路由节点指定单元；否则，触发删除单元；

所述删除单元，用于从源节点的所有邻居节点中删除候选节点所归类道路上的邻居节点；当没有剩余节点时，则触发周边模式转发单元；当有剩余节点时，则触发候选节点第一选择单元和所述第二判断单元。

所述周边模式转发单元，用于采用周边模式转发信息。

12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述均值计算单元，包括：

获取子单元，用于从所述源节点的邻居节点列表中获取与候选节点归类于同一道路的每个邻居节点的最远通信距离；所述邻居节点列表中至少储存有每个邻居节点各自对应的最远通信距离；邻居节点对应的最远通信距离是指邻居节点自身能够与其邻居节点通信的最远距离；

均值计算子单元，用于根据获取的邻居节点的最远通信距离，计算均值。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

邻居节点列表维护单元，用于为源节点维护对应的邻居节点列表，所述邻居节点列表至少包括所述源节点的每个邻居节点各自对应的最远通信距离；

所述邻居节点列表维护单元，包括：

问候消息接收子单元，用于接收所述源节点的邻居节点周期性发送的问候消息，所述问候消息至少包括最远通信距离；

信息更新子单元，用于从问候消息中获取至少包括最远通信距离的信息，利用获取的信息周期性更新所述源节点的邻居节点列表。

14.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

最远通信距离确定单元，用于检查节点自身对应的邻居节点列表是否为空；如果是，计算节点自身与其邻居节点列表中的每个邻居节点之间的距离，选择距离最大值作为节点的最远通信距离；如果否，设置节点最远通信距离为零或第二预设阈值。

15.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第四判断单元，用于判断源节点与目的节点是否归类于同一道路；如果否，触发候选节点第一选择单元；

如果是，触发候选节点第二选择单元和第五判断单元；

所述候选节点第二选择单元，用于从与源节点和目的节点归类于相同道路的邻居节点中，选择与目的节点距离最近的邻居节点作为候选节点；

第五判断单元，用于判断候选节点与目的节点的距离是否小于源节点与目的节点的距离，如果是，触发路由节点指定单元，否则，触发所述周边模式转发单元。

16.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述道路归类单元，包括：

交汇点确定子单元，用于根据地理信息系统提供的道路信息，确定源节点、目的节点、以及所述源节点的所有邻居节点所在道路的交汇点；

第一夹角计算子单元，用于将交汇点与所述源节点的邻居节点之间的连线作为第一连线，以及，将交汇点与源节点之间的连线作为第二连线，计算第一连线和第二连线之间的夹角；

第一归类子单元，用于当夹角小于第三预设阈值时，则将邻居节点和所述源节点归类于同一道路；以及，当夹角不小于第三预设阈值时，则将邻居节点和所述源节点归类于不同道路。

17.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述道路归类单元，包括：

第二夹角计算子单元，用于将所述源节点分别与每个邻居节点和目的节点作连线，计算任意两个连线之间的夹角；

第二归类子单元，用于采用聚类算法，将夹角小于第四预设阈值的连线归为一类，将一类连线上的所有节点归类于同一道路。

18.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

第六判断单元，用于判断目的节点是否是源节点的一个邻居节点，如果是，则触发发送单元；所述发送单元，用于直接将信息发送至目的节点；如果否，则触发所述第一判断单元。

19.一种车载网络环境下的路由系统，其特征在于，所述系统包括：

源节点、目的节点、源节点的邻居节点以及上述权利要求10-18任意一项所述的路由装置；

所述路由装置，用于为所述源节点确定路由策略，以使所述源节点按照路由策略发送消息；

所述源节点将信息发送给所述路由装置决策的下一跳路由节点，以使所述源节点通过下一跳路由节点将信息转发给所述目的节点；或者，所述源节点采用周边转发模式发送信息；

所述邻居节点计算自身的最远通信距离，将至少包含最远通信距离的信息通过问候消息发送至源节点，以使源节点根据接收到的问候消息维护邻居节点列表；所述邻居节点列表至少包括邻居节点的最远通信距离。