CN109600815B - 一种实现数据转发的方法、装置及存储设备、程序产品 - Google Patents

一种实现数据转发的方法、装置及存储设备、程序产品 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种实现数据转发的方法及装置，当前节点可以接收其他节点发送的状态数据包，该状态数据包可以包括道路连通性参数和/或数据排队时延参数，并根据该状态数据包括确定邻居节点。然后，当前节点从多个邻居节点中选择比自身距离目的节点更近的邻居节点作为备选节点。再根据每个备选节点的道路连通性参数和/或数据排队时延参数确定每个备选节点的优先级，将优先级最高的节点作为下一跳节点，最后将待发送数据包转发给该下一跳节点。可见，当前节点在选择下一跳节点时，考虑了备选节点的当前道路连通性和/或数据排队时延的因素，将当前道路连通性较好和/或数据排队时延较小的备选节点作为下一跳，从而加快数据包的发送。

Description

一种实现数据转发的方法、装置及存储设备、程序产品
技术领域
本申请涉及通信技术领域，具体涉及一种实现数据转发的方法、装置及存储设备、程序产品。
背景技术
随着科技的发展，电子技术、通信技术、计算机技术和自动控制技术等技术为解决交通问题提供了新的方向和支撑，在此条件下，智能交通系统应运而生。智能交通系统通过互联网把计算机软件技术、无线传感器技术、自动控制技术等技术结合起来，为解决交通拥堵和交通事故提供了有效手段。伴随着智能交通系统的逐渐普及，针对车间通信设计的VANETs(Vehicular Ad hoc Networks，车载自组织网络)也受到了广泛的关注，而V2X(Vehicle to Everything，车对外界)技术的出现，也为车载互联提供了有力支撑。
在自组网的路由协议中，GPSR(Greedy Perimeter Stateless Routing，基于位置的路由协议)是现有车联网路由协议中的主流。在基于位置的路由协议中，贪婪路由协议占据了主要地位，该路由协议在进行下一跳选择时，每次选择距离目的节点最近的车辆节点作为下一跳的选择。但是，在VANETs中，由于车辆节点的高速移动，网络拓扑变化剧烈，且在城市道路环境下，车辆节点分布情况不确定，传统的贪婪路由协议并不能有很好的性能。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供一种实现数据转发的方法、装置及存储设备、程序产品，以解决现有技术中路由协议无法适应车间通信的技术问题。
为解决上述问题，本申请实施例提供的技术方案如下：
一种实现数据转发的方法，所述方法包括：
根据接收到其他节点的状态数据包，确定当前节点的邻居节点，所述状态数据包包括道路连通性参数和/或数据排队时延参数；
从所述邻居节点中选择与目的节点之间距离小于所述当前节点与所述目的节点之间距离的节点作为备选节点；
根据道路连通性参数和/或数据排队时延参数确定所述备选节点的优先级；
在所述备选节点中选择优先级最高的节点作为下一跳节点；
将待发送数据包转发给所述下一跳节点。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
计算所述当前节点的道路连通性参数；
向所述其他节点广播所述当前节点的状态数据包。
在一种可能的实现方式中，向所述其他节点广播所述当前节点的状态数据包的广播周期与所述当前节点的运动速度呈反比例关系。
在一种可能的实现方式中，所述根据道路连通性参数和/或数据排队时延参数确定所述备选节点的优先级，包括：
将所述备选节点的道路连通性参数确定为所述备选节点的优先级；
或者，根据所述备选节点的数据排队时延参数计算数据排队时延概率，将所述数据排队时延概率的倒数确定为所述备选节点的优先级；
或者，根据所述备选节点的数据排队时延参数计算数据排队时延概率，将所述备选节点的道路连通性参数除以所述数据排队时延概率加一后的和，得到所述备选节点的优先级。
在一种可能的实现方式中，所述数据排队时延参数包括：携带数据包数量、单位时间收到数据包次数以及时间戳参数；所述根据所述备选节点的数据排队时延参数计算数据排队时延概率，包括：
根据泊松分布概率函数计算所述备选节点在间隔时间内收到大于k个数据包的概率作为数据排队时延概率，所述泊松分布概率函数的参数为所述备选节点的单位时间收到数据包次数，所述间隔时间根据当前时间、所述备选节点的时间戳参数以及时延参数确定，所述k根据所述备选节点的最大携带数据包数据以及所述备选节点的携带数据包数量确定，所述k为整数。
在一种可能的实现方式中，所述计算所述当前节点的道路连通性参数，包括：
确定所述当前节点所处的目标道路；
计算所述目标道路在第i个方向上的连通性值，i取1或2；
将所述目标道路在第1个方向上的连通性值以及在第2个方向上的连通性值相加，得到所述当前节点的道路连通性参数。
在一种可能的实现方式中，所述计算所述目标道路在第i个方向上的连通性值，包括：
计算所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量；
将所述目标道路在第i个方向上的节点总数减去所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量，得到所述目标道路在第i个方向上的未聚集节点数量；
根据所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量与所述目标道路在第i个方向上的车道数量，计算得到所述目标道路在第i个方向上的聚集长度；
将所述目标道路在第i个方向上的未聚集节点数量除以所述目标道路的长度与所述目标道路在第i个方向上的聚集长度之差，得到所述目标道路在第i个方向上的连通性值。
在一种可能的实现方式中，所述计算所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量，包括：
将所述目标道路上节点的运动速度平均值乘以所述目标道路在第i个方向上路口红灯持续时长，得到第一参数；
将所述目标道路的长度加上所述第一参数，得到第二参数；
将所述第一参数除以所述第二参数，再乘以所述目标道路在第i个方向上的节点总数，得到所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
当所述邻居节点中没有与所述目的节点之间距离小于所述当前节点与所述目的节点之间距离的节点，保存待发送数据包；
重复执行所述根据接收到其他节点的状态数据包，确定当前节点的邻居节点以及后续步骤。
在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：
当所述待发送数据包的生存期到期后，丢弃所述待发送数据包。
一种实现数据转发的装置，所述装置包括：
第一确定单元，用于根据接收到其他节点的状态数据包，确定当前节点的邻居节点，所述状态数据包包括道路连通性参数和/或数据排队时延参数；
第一选择单元，用于从所述邻居节点中选择与目的节点之间距离小于所述当前节点与所述目的节点之间距离的节点作为备选节点；
第二确定单元，用于根据道路连通性参数和/或数据排队时延参数确定所述备选节点的优先级；
第二选择单元，用于在所述备选节点中选择优先级最高的节点作为下一跳节点；
转发单元，用于将待发送数据包转发给所述下一跳节点。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：
计算单元，用于计算所述当前节点的道路连通性参数；
广播单元，用于向所述其他节点广播所述当前节点的状态数据包。
在一种可能的实现方式中，向所述其他节点广播所述当前节点的状态数据包的广播周期与所述当前节点的运动速度呈反比例关系。
在一种可能的实现方式中，所述第二确定单元包括：
第一确定子单元，用于将所述备选节点的道路连通性参数确定为所述备选节点的优先级；
或者，所述第二确定单元包括：
第一计算子单元，用于根据所述备选节点的数据排队时延参数计算数据排队时延概率；
第二确定子单元，用于将所述数据排队时延概率的倒数确定为所述备选节点的优先级；
或者，所述第二确定单元包括：
第一计算子单元，用于根据所述备选节点的数据排队时延参数计算数据排队时延概率；
第三确定子单元，用于将所述备选节点的道路连通性参数除以所述数据排队时延概率加一后的和，得到所述备选节点的优先级。
在一种可能的实现方式中，所述数据排队时延参数包括：携带数据包数量、单位时间收到数据包次数以及时间戳参数；所述第一计算子单元具体用于：
根据泊松分布概率函数计算所述备选节点在间隔时间内收到大于k个数据包的概率作为数据排队时延概率，所述泊松分布概率函数的参数为所述备选节点的单位时间收到数据包次数，所述间隔时间根据当前时间、所述备选节点的时间戳参数以及时延参数确定，所述k根据所述备选节点的最大携带数据包数据以及所述备选节点的携带数据包数量确定，所述k为整数。
在一种可能的实现方式中，所述计算单元，包括：
第四确定子单元，用于确定所述当前节点所处的目标道路；
第二计算子单元，用于计算所述目标道路在第i个方向上的连通性值，i取1或2；
第三计算子单元，用于将所述目标道路在第1个方向上的连通性值以及在第2个方向上的连通性值相加，得到所述当前节点的道路连通性参数。
在一种可能的实现方式中，所述第二计算子单元，包括：
第四计算子单元，用于计算所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量；
第五计算子单元，用于将所述目标道路在第i个方向上的节点总数减去所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量，得到所述目标道路在第i个方向上的未聚集节点数量；
第六计算子单元，用于根据所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量与所述目标道路在第i个方向上的车道数量，计算得到所述目标道路在第i个方向上的聚集长度；
第七计算子单元，用于将所述目标道路在第i个方向上的未聚集节点数量除以所述目标道路的长度与所述目标道路在第i个方向上的聚集长度之差，得到所述目标道路在第i个方向上的连通性值。
在一种可能的实现方式中，所述第四计算子单元具体用于：
将所述目标道路上节点的运动速度平均值乘以所述目标道路在第i个方向上路口红灯持续时长，得到第一参数；
将所述目标道路的长度加上所述第一参数，得到第二参数；
将所述第一参数除以所述第二参数，再乘以所述目标道路在第i个方向上的节点总数，得到所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：
存储单元，用于当所述邻居节点中没有与所述目的节点之间距离小于所述当前节点与所述目的节点之间距离的节点，保存待发送数据包；
重复执行所述第一确定单元以及后续单元。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：
丢弃单元，用于当所述待发送数据包的生存期到期后，丢弃所述待发送数据包。
一种计算机可读存储介质，所述机算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行上述的实现数据转发的方法。
一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行上述的实现数据转发的方法。
由此可见，本申请实施例具有如下有益效果：
本申请实施例中当前节点可以接收其他节点发送的状态数据包，该状态数据包可以包括道路连通性参数和/或数据排队时延参数，并根据该状态数据包括确定邻居节点。然后，当需要进行数据发送时，当前节点从多个邻居节点中选择比自身距离目的节点更近的邻居节点作为备选节点。再根据每个备选节点的道路连通性参数和/或数据排队时延参数确定每个该备选节点的优先级，将优先级最高的节点作为下一跳节点，最后将待发送数据包转发给该下一跳节点。可见，通过本申请实施例，当前节点在选择下一跳节点进行数据包转发时，考虑了备选节点的当前道路连通性和/或数据排队时延的因素，将当前道路连通性较好和/或数据排队时延较小的备选节点作为下一跳，从而加快数据包的发送，降低丢包率，提高网络性能。
附图说明
图1为本申请实施例提供的示例性应用场景的框架示意图；
图2为本申请实施例提供的一种实现数据转发的方法的流程图；
图3为本申请实施例提供的一种状态数据包结构图；
图4为本申请实施例提供的一种计算节点的道路连通性值的方法流程图；
图5为本申请实施例提供的一种道路场景示意图；
图6为本申请实施例提供的一种实现数据转发的装置结构图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请实施例作进一步详细的说明。
为便于理解本申请实施例提供的技术方案，下面将先对本申请的背景技术进行说明。
发明人在对传统的车载自组织网络路由协议研究中发现，基于位置的路由协议在选择下一跳转发节点时，通常将距离目的节点最近的车辆节点作为下一跳。而由于车载自组织网络的特殊性，车辆节点高速移动，使得网络拓扑变化剧烈。而且，由于交通信号灯的影响导致车辆节点分布不均匀以及在交通高峰期时车辆节点密度过大，容易引起网络拥塞，从而导致传统的路由协议无法适用于车载自组织网络中。
基于此，本申请实施例提供了一种实现数据转发的方法，由于节点可以定期发送状态数据包，可以在该状态数据包中添加可以表征当前道路连通性的道路连通性参数以及表征节点数据包排队时延的数据排队时延参数。当前节点接收到其他节点发送的状态数据包时，将发送状态数据包的节点确定为邻居节点，然后将比自身距离目的节点较近的邻居节点作为备选节点，在选择下一跳节点时，根据每个备选节点的道路连通性参数和/或数据排队时延参数确定备选节点的优先级，将优先级最高的节点作为下一跳节点，然后将待发送数据包转发给下一跳节点。即，在选择下一跳节点时，结合了当前道路的连通性和/或邻居节点的数据包排队时延，选择道路连通性较高和/或数据包排队时延较小的邻居节点作为下一跳节点，提高了路由转发效率，降低端到端时延和丢包率，提高车载自组织网络传输性能。
参见图1，该图为本申请实施例提供的示例性应用场景的框架示意图。当前节点可以接收到节点1、节点2和节点3发送的状态数据包。由于节点2和节点3距离目的节点的距离小于当前节点距离目的节点的距离，将节点2和节点3作为备选节点。然后，根据节点2和节点3各自发送的状态数据包确定优先级，将优先级最高的节点作为下一跳节点，例如，节点2的优先级最高，则，当前节点将待发送的数据包转发给节点2，由节点2转发给目的节点。
需要说明的是，本实施例中节点可以为车辆节点，下面均使用节点进行说明。
本领域技术人员可以理解，图1所示的框架示意图仅是本申请的实施方式可以在其中得以实现的一个示例。本申请实施方式的适用范围不受到该框架任何方面的限制。
为便于理解本申请的技术方案，下面将结合附图对本申请提供的数据转发方法进行说明。
参见图2，该图为本申请实施例提供的一种实现数据转发的方法的流程图，该方法可以包括：
S201：根据接收到其他节点的状态数据包，确定当前节点的邻居节点。
本实施例中，车载自组织网络中每个节点可以通过广播状态数据包的方式告知周边节点自身的状态，当当前节点接收到其他节点发送的状态数据包时，可以根据该状态数据包确定当前节点的邻居节点。
其中，状态数据包可以包括道路连通性参数和/或数据排队时延参数。道路连通性参数可以用于表征当前道路的连通性，连通性越高，表明当前节点所在道路上节点分布均匀，可以为确定下一跳节点提供更多选择，避免多个节点选择同一节点作为下一跳节点而引起网络拥塞；数据排队时延参数可以用于表征节点在接收状态数据包时，该状态数据包在节点的缓存队列中的排队时延，排队时延越大，该节点越容易丢包。其中，数据排队时延参数可以包括携带数据包数量、单位时间收到数据包次数以及时间戳等参数。
在实际应用中，节点可以在原有状态数据包的基础上添加道路连通性参数字段和/或数据排队时延参数字段。另外，为使得其他节点可以识别发送状态数据包的节点，还可以添加车辆ID字段，车辆运行速度字段等等，如图3所示，示出了状态数据包包括的内容。其中，车辆ID、经纬度可以通过地图信息获得，时间戳用于表示节点发送该状态数据包的时间信息。需要说明的是，图3仅示出状态数据包部分字段，不对状态数据包的整体结构进行限定。
在具体实现时，当前节点在接收到其他节点的状态数据包时，则可以将向当前节点发送状态数据包的所有节点确定为邻居节点。例如，当前节点接收到节点1、节点2和节点3发送的状态数据包，则将节点1、节点2以及节点3均确定为邻居节点。
S202：从邻居节点中选择与目的节点之间距离小于当前节点与目的节点之间距离的节点作为备选节点。
本实施例中，在当前节点确定出邻居节点后，将与目的节点距离小于自身与目的距离的邻居节点作为备选节点，以便当需要选择下一跳转发节点时，从备选节点中进行选择。
另外，当邻居节点中没有与目的节点之间距离小于当前节点与目的节点之间距离的节点时，保存待发送数据包，则继续接收其他节点发送的状态数据包，确定邻居节点以及备选节点等步骤，直至可以选择出备选节点。
在实际应用中，为避免待发送数据包在网络中时间较长而影响网络性能，通常情况下，每个待发送数据包携带有生存期字段，当待发送数据包的生存期到期后，则丢弃该待发送数据包。
S203：根据道路连通性参数和/或数据排队时延参数确定备选节点的优先级。
本实施例中，可以根据每个备选节点各自对应的道路连通性参数和/或数据排队时延参数确定该备选节点的优先级，从而计算出各个备选节点的优先级。
在具体实现时，可以仅根据道路连通性参数或数据排队时延参数其中一种参数确定目标备选节点的优先级，也可以根据道路连通性参数和数据排队时延参数两个参数确定目标备选节点的优先级。
其中，关于道路连通性参数和数据排队时延参数的获得，将在后续实施例中进行说明。
S204：在备选节点中选择优先级最高的节点作为下一跳节点。
本实施例中，当确定出每个备选节点的优先级后，将优先级最高的备选节点作为下一跳节点。
可以理解的是，优先级越高表明该备选节点的传输性能越好，则选择该备选节点作为下一跳节点时，可以降低数据包的传输时延以及丢包的概率。
S205：将待发送数据包转发给所述下一跳节点。
本实施例中，当确定出下一跳节点时，当前节点将待发送的数据包转发给下一跳节点，由该下一跳节点进行后续的转发。
可以理解的是，当前节点可以通过接收其他节点发送的状态数据包获知其他节点的信息。同时，当前节点也可以向其他节点发送状态数据包，以使得其他节点获知当前节点的状态信息。由于节点的状态实时在改变，为使得其他节点可以实时获知每个节点的状态信息，节点可以周期性地向其他节点广播状态数据包。由于在城市道路环境中，车辆速度根据交通状况以及交通信号灯不停地改变。在交通拥塞以及遇到红灯时，大量车辆聚集在一起且移动缓慢，车辆状态在很小的广播周期内基本不会发生变化，此时若频繁发送状态数据包，不仅没有意义还会造成大量状态数据包冲突，严重影响网络性能。
基于此，在一种可能的实现方式中，提出了一种广播周期自适应策略，来减少广播冲突，具体为，向其他节点广播当前节点的状态数据包的广播周期与当前节点的运动速度呈反比例关系。也就是，运动速度越大，车辆状态变化越快，则广播周期越短，以使得其他节点可以及时获知当前节点的状态；运动速度越小，车辆状态在短时间内不会发生太大变化，则广播周期越长，避免状态数据包冲突。
通过上述实施例可知，本申请实施例当前节点可以接收其他节点发送的状态数据包，该状态数据包可以包括道路连通性参数和/或数据排队时延参数，并根据该状态数据包括确定邻居节点。然后，当需要进行数据发送时，当前节点从多个邻居节点中选择比自身距离目的节点更近的邻居节点作为备选节点。再根据每个备选节点的道路连通性参数和/或数据排队时延参数确定每个目标备选节点的优先级，将优先级最高的节点作为下一跳节点，最后将待发送数据包转发给该下一跳节点。可见，通过本申请实施例，当前节点在选择下一跳节点进行数据包转发时，考虑了备选节点的当前道路连通性和/或数据排队时延的因素，将当前道路连通性较好和/或数据排队时延较小的备选节点作为下一跳，从而加快数据包的发送，降低丢包率，提高网络性能。
在上述实施例中，当前节点可以根据每个备选节点的道路连通性参数和/或数据排队时延参数确定该备选节点的优先级，本申请实施例提供了一种确定备选节点的优先级的方案，具体为，将备选节点的道路连通性参数确定为备选节点的优先级，或者，根据备选节点的数据排队时延参数计算数据排队时延概率，将该数据排队时延概率的倒数确定为备选节点的优先级；或者根据备选节点的数据排队时延参数计算数据排队时延概率，将备选节点的道路连通性参数除以数据排队时延概率加一后的和，得到该备选节点的优先级。
为便于理解优先级确定的具体实现方式，下面将分别介绍上述三种确定优先级的方法。
在第一种确定优先级的方式中，是将备选节点的道路连通性参数确定为备选节点的优先级，则每个节点首先需要计算道路连通性参数，下面将结合附图对计算节点的道路连通性参数进行说明。
参见图4，该图为本申请实施例提供的一种计算节点的道路连通性参数方法的流程图，该方法可以包括：
S401：确定当前节点所处的目标道路。
本实施例中，为获得当前节点的道路连通性，首先需要确定当前节点所处的目标道路。
在具体实现时，车辆可以通过自身所装载的车载单元(On board Unit，OBU)与路边单元(Road Side Unit，RSU)进行通信，并根据地图信息确定当前所在道路ID。
S402：计算目标道路在第i个方向上的连通性值，i取1或2。
本实施例中，当确定出当前节点所在目标道路后，计算获得该目标道路上两个方向中每个方向的连通性值。
可以理解的是，由于受交通高峰期的影响，不同方向车道上的车辆密度不对称，例如图5所示，相应地连通性值也会不一样。为综合考虑每个方向车道的连通性，则对每个方向车辆的连通性值进行独立计算。其中，L表示目标道路的长度，len1为第1个方向的车辆在路口聚集的长度，len2为第2个方向的车辆在路口聚集的长度。
在一种可能的实现方式中，本申请提供一种计算第i个方向上的连通性值具体实现方式，具体为：
1)计算目标道路上在第i个方向上的路口聚集节点数量。
本实施例中，当为红灯信号时，车辆聚集在交叉路口，则需要计算在第i个方向上的路口聚集车辆的数量。具体为，将目标道路上车辆的运动速度平均值乘以目标道路在第i方向上道路口红灯持续时长，得到第一参数；将目标道路的长度加上第一参数，得到第二参数；将第一参数除以第二参数，再乘以目标道路在第i方向上的车辆总数，得到目标道路在第i个方向上的路口聚集车辆数量。
其中，运动速度平均值乘以目标道路在第i方向上道路口红灯持续时长表示车队原本可以向前移动的距离d，但因红灯造成在路口聚集；该距离d除以(道路长度L与距离d的和值)表示车辆聚集长度占总长度的比例，再乘以总长度上的车辆数量，得到在第i方向上聚集在路口的车辆数量。
为便于理解，将以计算公式形式进行说明，参见下述公式：
Figure BDA0001902681010000141
其中，Ni g为路口聚集车辆数量，为车辆的平均速度，L为目标道路的长度，Ni为第i个方向上的节点总数，Ti g为第i个方向上路口红灯持续时长。其中，Ti g可以根据红灯的总时长减去剩余时长计算获得。
2)将目标道路在第i个方向上的节点总数减去目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量，得到目标道路在第i个方向上的未聚集节点数量。
本实施例中，当通过上述步骤获得第i个方向上的路口聚集节点数量时，将目标道路在第i个方向上的节点总数减去上述路口聚集节点数量，得到目标
道路在第i个方向上的未聚集节点数量。具体计算可以参见公式(2)：
Ni rem＝Ni-Ni g (2)
其中，Ni为目标道路在第i个方向节点总数，Ni g为目标道路在第i个方向路口聚集节点数量，Ni rem为目标道路在第i个方向上的未聚集节点数量。
3)根据目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量与目标道路在第i个方向上的车道数量，计算得到目标道路在第i个方向上的聚集长度。
本实施例中，通过当前目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量以及第i个方向上的车道数量，计算在第i个方向上的聚集长度。
可以理解的是，聚集长度包括车辆本身长度以及车辆之间间隔，具体实现时，可以利用公式(3)计算获得：
Figure BDA0001902681010000151
其中，leni为第i个方向上的路口聚集车辆长度，lv为第i个方向上平均车辆长度，ld为在等待红灯时车俩之间的平均距离，Ni l为目标道路在第i个方向上的车道数量，Ni g为目标道路在第i个方向路口聚集节点数量。
通过上述公式可知，将聚集在路口的节点数量平均分配到每条车道上，计算一条车道上聚集长度。
4)将目标道路在第i个方向上的未聚集节点数量除以目标道路的长度与目标道路在第i个方向上的聚集长度之差，得到目标道路在第i个方向上的连通性值。
本实施例，利用目标道路在第i个方向上未聚集节点数量除以第i个方向上未聚集长度，便获得目标道路在第i个方向上的连通性值。也就是，计算未聚集节点数量在未聚集长度上的部署密度，该部署密度可以表征目标道路在第i个方向上的连通性值。
在具体实现时，可以利用公式(4)计算获得：
Figure BDA0001902681010000152
其中，conni为第i个方向的连通性值，Ni rem为目标道路在第i个方向上的未聚集节点数量，L为目标道路长度，leni为聚集长度。
可以理解的是，通过利用公式(1)-(4)可以计算目标道路上第i个方向的道路连通性值，分别计算获得第1个方向和第2个方向的连通性值，然后执行S403。
S403：将目标道路在第1个方向上的连通性值以及在第2个方向上的连通性值相加，得到当前节点的道路连通性参数。
本实施例中，当通过上述公式分别获得两个方向的连通性值，将两个方向的连通性值相加得到当前节点的道路连通性参数。
需要说明的是，道路上的每个节点均可以利用S401-S403步骤计算获得自身节点的道路连通性参数。在实际应用时，节点的道路连通性参数可以由节点自身计算获得，也可以由路边单元RSU计算获得，然后由RSU广播给周边车辆，周边车辆以“感染”方式传播给其他车辆，从而使得每个车辆均获得自身所处道路的连通性信息。
当计算获得节点的道路连通性参数时，在选择下一跳节点时，将该节点的道路连通性参数确定为优先级，再根据优先级确定下一跳节点。
在第二种确定优先级的方式中，是将备选节点的排队时延概率的倒数确定为备选节点的优先级，下面将对根据备选节点的数据排队时延参数计算数据排队时延概率，将数据排队时延概率的倒数确定为备选节点的优先级进行说明。其中，数据排队时延参数包括：携带数据包数量、单位时延收到数据包次数以及时间戳参数。
可以理解的是，在VANETs环境中，一个节点可能被多个邻居节点选为下一跳节点，那么该节点可能携带多个数据包。如果选择一个携带多个数据包的节点作为下一跳节点，则新的数据包将会因为积压而导致较大的排队时延。更糟糕的情况是，如果选择了一个缓冲队列已满的节点作为下一跳节点，该节点会因为没有足够的缓冲区来接收新的数据包而导致丢包。因此，在选择下一跳节点时，考虑邻居节点的数据包队列状态可以降低排队时延以及避免由队列溢出导致的丢包情况。
而单纯的以节点携带的数据包数量来评估排队时延是不准确的，例如，在某一节点转发数据包到邻居节点D时，很有可能有多个其他节点也向节点D发送了数据包，这样将导致节点D的排队时延比预测的要大，并且可能遇到缓冲队列溢出的情况，导致数据包的丢失。并且在选择下一跳节点并向其发送数据包直至对端收到数据包这个过程中，对端的数据包也在发送，其数据包队列情况也在变化。因此，本申请实施例提出基于节点携带的数据包数量以及该节点再次接收数据包的概率为判断依据，评估该节点的排队时延，将该评估的结果用排队时延概率来表示。
在具体实现时，根据泊松分布概率函数计算备选节点在间隔时间内收到大于k个数据包的概率作为数据排队时延概率。其中，泊松分布概率函数的参数为备选节点的单位时间收到数据包次数，间隔时间根据当前时间、备选节点的时间戳参数以及时延参数确定。k根据目标备选节点的最大携带数据包数据以及备选节点的携带数据包数量确定，k为整数。
通过研究发现，任意节点接收数据包为一随机事件，该事件的发生满足泊松分布，则任意节点单位时间内收到k个数据包的概率为：
Figure BDA0001902681010000171
其中，λ为单位时间内收到数据包的次数，节点在每发送数据状态包的周期更新λ的值。设上个广播周期为t0，上个广播周期内收到的数据包的数量为Nt，则λ＝Nt/t0。
节点当前携带的数据包数量为Nrem，节点通过状态数据包将λ和Nrem广播给周边节点，周边节点在进行路由选择时根据这两个参数进行排队延迟的估计。
已知某邻节点的λ和Nrem参数的值，则计算该邻节点在未来t(t为本节点从发送到邻节点接收之间的间隔)时间内收到大于k个数据包的概率P，k＝Nmax-Nrem+t/tp，k值向下取整。其中，Nmax为每个节点最大能携带的数据包数量，tp为发送数据包的发送时延(为给定的值)。根据泊松分布的概率函数，数据排队时延概率为：
Figure BDA0001902681010000181
当λ＝0时，P＝0；其中，t＝tnow-ts+tp+td,tnow为当前时间，ts为时间戳，tp是发送时延(固定值)，td是在信道上的传输时延(固定值)。
可以理解的是，k值为当前节点发送数据包到邻居节点接收的时刻，邻居节点缓冲区的空闲大小。概率P描述的是该邻居节点缓冲区溢出的概率，如果P值越大，说明在未来t时间内该邻居节点数据包缓冲区溢出的概率也越大。P值大的邻居节点，即使其缓冲区不溢出，其携带数据包数量也会比P值小的节点所携带的数据包的数量要多，其排队时延越长，丢包概率越大。
通过上述公式可以计算获得节点的数据排队时延概率，在选择下一跳节点时，将该节点的数据排队时延概率的倒数确定为优先级，即选择数据排队时延概率最小的节点作为下一跳节点。
在第三种确定优先级的方式中，也可以综合考虑节点的道路连通性参数以及数据排队时延概率，选择道路连通性较高且排队时延较小的节点作为下一跳节点。具体为，备选节点的道路连通性参数除以数据排队时延概率加一后的和，得到备选节点的优先级。具体实现时，可以利用公式(7)：
Figure BDA0001902681010000182
其中，ρ为节点的优先级，conn为节点的连通性值，P为数据排队时延概率。ρ值越大，优先级越高。
基于上述方法实施例，本申请实施例提供了一种实现数据转发的装置，下面将结合附图对该装置进行说明。
参见图6，该图为本申请实施例提供的一种实现数据转发的装置结构图，如图6所示，该装置可以包括：
第一确定单元601，用于根据接收到其他节点的状态数据包，确定当前节点的邻居节点，所述状态数据包包括道路连通性参数和/或数据排队时延参数；
第一选择单元602，用于从所述邻居节点中选择与目的节点之间距离小于所述当前节点与所述目的节点之间距离的节点作为备选节点；
第二确定单元603，用于根据道路连通性参数和/或数据排队时延参数确定所述备选节点的优先级；
第二选择单元604，用于在所述备选节点中选择优先级最高的节点作为下一跳节点；
转发单元605，用于将待发送数据包转发给所述下一跳节点。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：
计算单元，用于计算所述当前节点的道路连通性参数；
广播单元，用于向所述其他节点广播所述当前节点的状态数据包。
在一种可能的实现方式中，向所述其他节点广播所述当前节点的状态数据包的广播周期与所述当前节点的运动速度呈反比例关系。
在一种可能的实现方式中，所述第二确定单元包括：
第一确定子单元，用于将所述备选节点的道路连通性参数确定为所述备选节点的优先级；
或者，所述第二确定单元包括：
第一计算子单元，用于根据所述备选节点的数据排队时延参数计算数据排队时延概率；
第二确定子单元，用于将所述数据排队时延概率的倒数确定为所述备选节点的优先级；
或者，所述第二确定单元包括：
第一计算子单元，用于根据所述备选节点的数据排队时延参数计算数据排队时延概率；
第三确定子单元，用于将所述备选节点的道路连通性参数除以所述数据排队时延概率加一后的和，得到所述备选节点的优先级。
在一种可能的实现方式中，所述数据排队时延参数包括：携带数据包数量、单位时间收到数据包次数以及时间戳参数；所述第一计算子单元具体用于：
根据泊松分布概率函数计算所述备选节点在间隔时间内收到大于k个数据包的概率作为数据排队时延概率，所述泊松分布概率函数的参数为所述备选节点的单位时间收到数据包次数，所述间隔时间根据当前时间、所述备选节点的时间戳参数以及时延参数确定，所述k根据所述备选节点的最大携带数据包数据以及所述备选节点的携带数据包数量确定，所述k为整数。
在一种可能的实现方式中，所述计算单元，包括：
第四确定子单元，用于确定所述当前节点所处的目标道路；
第二计算子单元，用于计算所述目标道路在第i个方向上的连通性值，i取1或2；
第三计算子单元，用于将所述目标道路在第1个方向上的连通性值以及在第2个方向上的连通性值相加，得到所述当前节点的道路连通性参数。
在一种可能的实现方式中，所述第二计算子单元，包括：
第四计算子单元，用于计算所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量；
第五计算子单元，用于将所述目标道路在第i个方向上的节点总数减去所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量，得到所述目标道路在第i个方向上的未聚集节点数量；
第六计算子单元，用于根据所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量与所述目标道路在第i个方向上的车道数量，计算得到所述目标道路在第i个方向上的聚集长度；
第七计算子单元，用于将所述目标道路在第i个方向上的未聚集节点数量除以所述目标道路的长度与所述目标道路在第i个方向上的聚集长度之差，得到所述目标道路在第i个方向上的连通性值。
在一种可能的实现方式中，所述第四计算子单元具体用于：
将所述目标道路上节点的运动速度平均值乘以所述目标道路在第i个方向上路口红灯持续时长，得到第一参数；
将所述目标道路的长度加上所述第一参数，得到第二参数；
将所述第一参数除以所述第二参数，再乘以所述目标道路在第i个方向上的节点总数，得到所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：
存储单元，用于当所述邻居节点中没有与所述目的节点之间距离小于所述当前节点与所述目的节点之间距离的节点，保存待发送数据包；
重复执行所述第一确定单元以及后续单元。
在一种可能的实现方式中，所述装置还包括：
丢弃单元，用于当所述待发送数据包的生存期到期后，丢弃所述待发送数据包。
需要说明的是，本实施例中各单元或模块的实现，可以参见图1-图5的实现，本实施例在此不再赘述。
另外，本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述机算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行上述的实现数据转发的方法。
本申请实施例还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行上述的实现数据转发的方法。
通过上述实施例可知，当前节点可以接收其他节点发送的状态数据包，该状态数据包可以包括道路连通性参数和/或数据排队时延参数，并根据该状态数据包括确定邻居节点。然后，当需要进行数据发送时，当前节点从多个邻居节点中选择比自身距离目的节点更近的邻居节点作为备选节点。再根据每个备选节点的道路连通性参数和/或数据排队时延参数确定每个备选节点的优先级，将优先级最高的节点作为下一跳节点，最后将待发送数据包转发给该下一跳节点。可见，通过本申请实施例，当前节点在选择下一跳节点进行数据包转发时，考虑了备选节点的当前道路连通性和/或数据排队时延的因素，将当前道路连通性较好和/或数据排队时延较小的备选节点作为下一跳，从而加快数据包的发送，降低丢包率，提高网络性能。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统或装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种实现数据转发的方法，其特征在于，所述方法包括：
计算当前节点的道路连通性参数，向其他节点广播所述当前节点的状态数据包；所述计算当前节点的道路连通性参数，包括：确定当前节点所处的目标道路；计算所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量；将所述目标道路在第i个方向上的节点总数减去所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量，得到所述目标道路在第i个方向上的未聚集节点数量；根据所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量与所述目标道路在第i个方向上的车道数量，计算得到所述目标道路在第i个方向上的聚集长度；将所述目标道路在第i个方向上的未聚集节点数量除以所述目标道路的长度与所述目标道路在第i个方向上的聚集长度之差，得到所述目标道路在第i个方向上的连通性值，i取1或2；将所述目标道路在第1个方向上的连通性值以及在第2个方向上的连通性值相加，得到所述当前节点的道路连通性参数；
根据接收到其他节点的状态数据包，确定当前节点的邻居节点，所述状态数据包包括道路连通性参数和/或数据排队时延参数；
从所述邻居节点中选择与目的节点之间距离小于所述当前节点与所述目的节点之间距离的节点作为备选节点；
根据道路连通性参数和/或数据排队时延参数确定所述备选节点的优先级；
在所述备选节点中选择优先级最高的节点作为下一跳节点；
将待发送数据包转发给所述下一跳节点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，向所述其他节点广播所述当前节点的状态数据包的广播周期与所述当前节点的运动速度呈反比例关系。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据道路连通性参数和/或数据排队时延参数确定所述备选节点的优先级，包括：
将所述备选节点的道路连通性参数确定为所述备选节点的优先级；
或者，根据所述备选节点的数据排队时延参数计算数据排队时延概率，将所述数据排队时延概率的倒数确定为所述备选节点的优先级；
或者，根据所述备选节点的数据排队时延参数计算数据排队时延概率，将所述备选节点的道路连通性参数除以所述数据排队时延概率加一后的和，得到所述备选节点的优先级。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述数据排队时延参数包括：携带数据包数量、单位时间收到数据包次数以及时间戳参数；所述根据所述备选节点的数据排队时延参数计算数据排队时延概率，包括：
根据泊松分布概率函数计算所述备选节点在间隔时间内收到大于k个数据包的概率作为数据排队时延概率，所述泊松分布概率函数的参数为所述备选节点的单位时间收到数据包次数，所述间隔时间根据当前时间、所述备选节点的时间戳参数以及时延参数确定，k根据所述备选节点的最大携带数据包数据以及所述备选节点的携带数据包数量确定，k为整数。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量，包括：
将所述目标道路上节点的运动速度平均值乘以所述目标道路在第i个方向上路口红灯持续时长，得到第一参数；
将所述目标道路的长度加上所述第一参数，得到第二参数；
将所述第一参数除以所述第二参数，再乘以所述目标道路在第i个方向上的节点总数，得到所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述邻居节点中没有与所述目的节点之间距离小于所述当前节点与所述目的节点之间距离的节点，保存待发送数据包；
重复执行所述根据接收到其他节点的状态数据包，确定当前节点的邻居节点以及后续步骤。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
当所述待发送数据包的生存期到期后，丢弃所述待发送数据包。
8.一种实现数据转发的装置，其特征在于，所述装置包括：
计算单元，用于计算当前节点的道路连通性参数；
广播单元，用于向其他节点广播所述当前节点的状态数据包；
第一确定单元，用于根据接收到其他节点的状态数据包，确定当前节点的邻居节点，所述状态数据包包括道路连通性参数和/或数据排队时延参数；
第一选择单元，用于从所述邻居节点中选择与目的节点之间距离小于所述当前节点与所述目的节点之间距离的节点作为备选节点；
第二确定单元，用于根据道路连通性参数和/或数据排队时延参数确定所述备选节点的优先级；
第二选择单元，用于在所述备选节点中选择优先级最高的节点作为下一跳节点；
转发单元，用于将待发送数据包转发给所述下一跳节点；
所述计算单元，包括：
第四确定子单元，用于确定当前节点所处的目标道路；
第二计算子单元，用于计算所述目标道路在第i个方向上的连通性值，i取1或2；
第三计算子单元，用于将所述目标道路在第1个方向上的连通性值以及在第2个方向上的连通性值相加，得到所述当前节点的道路连通性参数；
所述第二计算子单元，包括：
第四计算子单元，用于计算所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量；
第五计算子单元，用于将所述目标道路在第i个方向上的节点总数减去所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量，得到所述目标道路在第i个方向上的未聚集节点数量；
第六计算子单元，用于根据所述目标道路在第i个方向上的路口聚集节点数量与所述目标道路在第i个方向上的车道数量，计算得到所述目标道路在第i个方向上的聚集长度；
第七计算子单元，用于将所述目标道路在第i个方向上的未聚集节点数量除以所述目标道路的长度与所述目标道路在第i个方向上的聚集长度之差，得到所述目标道路在第i个方向上的连通性值。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有指令，当所述指令在终端设备上运行时，使得所述终端设备执行权利要求1-7任一项所述的实现数据转发的方法。
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