CN116506805A - 一种基于优选区域的城市车载自组织网络广播方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于优选区域的城市车载自组织网络广播方法，包括以下步骤：当车辆节点准备发送数据包时，执行：S1：确定距离最近的交叉路口中心点的位置；S2：确定优选区域，并记录相关信息；S3：将优选区域相关信息添加到要发送的数据包中，并广播该数据包。当车辆节点没有数据包要发送且接收到其他节点发送的数据包时，执行：R1：提取接收到的数据包中的优选区域信息；R2：如果是第一次接收该数据包，则解码该数据包并广播转发；否则转到R3；R3：判断节点是否位于数据包发送节点的优选区域内；若是，则解码该数据包并广播转发；否则丢弃。本发明有效缓解了广播风暴问题，提高了广播效率，即可以在一定时间内将数据包传递给更多的车辆节点。

Description

一种基于优选区域的城市车载自组织网络广播方法
技术领域
本发明涉及移动通信中车载自组织网络路由技术的领域，特别是涉及一种基于优选区域的城市车载自组织网络广播方法。
背景技术
广播是车载自组织网络中的重要路由策略之一，特别是对于安全相关服务的数据包传递。广播有着网络设备简单、维护简单、布网成本低等特点。然而，由重复传输数据包引起的广播风暴问题可能会很严重，导致节点之间的激烈竞争，从而限制了数据包广播的效率，特别是在车流密集和数据流量巨大的城市场景中。因此，有必要研究城市道路场景下车载自组织网络广播方法，缓解广播风暴问题，提高城市场景下的数据包广播效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于优选区域的城市车载自组织网络广播方法，该方法结合城市网格场景道路分布特征及车载自组织网络的高移动性特征，为数据包发送节点确定优选区域，仅允许优选区域内的节点广播转发数据包，以有效缓解广播风暴问题，提高城市场景下的广播效率。
为实现上述目的，本发明采用的方案为：
一种基于优选区域的城市车载自组织网络广播方法，该广播方法包括以下步骤：
当车辆节点准备发送数据包时：
步骤S1：车辆节点通过全球卫星导航系统(GNSS)和数字地图获取自身位置以各交叉路口中心位置，并将自身位置与各交叉路口中心点位置进行比较，确定距离自身最近的交叉路口中心点位置；S1中确定该交叉路口中心点的位置，是后续确定优选区域的中心点位置的基础。如此一来，优选区域的中心点位置可以设置在交叉路口中心点位置，优选区域就可以覆盖到更多道路，即更多节点。仿真实验的结果也验证了这样的设置对广播效率有更大的提升。
步骤S2：确定优选区域，并记录相关信息：
步骤S2.1：车辆节点确定其邻节点中落在S1中确定的交叉路口的东、西、南、北四个方向道路上的节点集合：Φ1、Φ2、Φ3、Φ4。统计Φk(k＝1,2,3,4)中所有节点的一跳邻节点总数，记作其中k＝1,2,3,4分别表示东、南、西和北方向，/>表示Φk中所有节点的一跳邻节点集合，|·|为集合的基数，即集合中的节点个数。
步骤S2.2：设定第一个优选区域PreZ1，并记录相关信息。PreZ1是半径为圆心设定在S1中确定的交叉路口k1(k1＝1,2,3,4)方向上第一个路口中心点处的圆型区域，其中k1＝1,2,3,4分别表示东、南、西和北方向，/>的值预先设定。k1的值根据以下公式确定：
公式(1)表示车辆节点在k1方向上的邻节点的一跳邻节点数量最大。
步骤S2.3：设定第二个优选区域PreZ2，并记录相关信息。PreZ2是半径为圆心设定在S1中确定的交叉路口k2(k2＝1,2,3,4)方向上第一个路口中心点处的圆型区域，其中k2＝1,2,3,4分别表示东、南、西和北方向，/>的值预先设定。k2的值根据以下公式确定：
其中，为车辆节点的邻节点中落在优选区域PreZ1中的节点集合，/>为优选区域PreZ1中所有节点的一跳邻居节点集合。式(2)表示在车辆节点在k2方向上的邻节点的一跳邻节点与在k1方向上的邻节点的一跳邻节点重合的数量最小。
步骤S3：将优选区域相关信息添加到要发送的数据包中，并广播该数据包，其中优选区域相关信息包括PreZ1圆心位置、PreZ2圆心位置和
当车辆节点没有数据包要发送且接收到其他节点发送的数据包时：
步骤R1：节点从接收到的数据包中，提取该数据包的发送节点的优选区域相关信息，包括PreZ1圆心位置、PreZ2圆心位置和
步骤R2：如果车辆节点是第一次接收到该数据包，则解码该数据包并广播转发；如果不是第一次接收该数据包，则转到步骤R3；
步骤R3：车辆节点根据当前位置判断自身是否位于该数据包发送节点的优选区域内，即PreZ1或PreZ2的范围内；若是，则解码该数据包并广播转发；否则，丢弃该数据包。
本发明的有益效果是：
本发明公开了一种基于优选区域的城市车载自组织网络广播方法，该方法结合了城市网格场景道路分布特征(交叉路口中心点的使用)及车载自组织网络的高移动性特征，基于车辆节点的两跳邻居节点信息(k值的确定)，选择合适的交叉路口中心点，为数据包发送节点确定优选区域。通过仅允许优选区域内的节点广播转发数据包，限制转发数据包的节点数量，避免因大量节点同时转发同一数据包产生的广播风暴问题，降低了数据包广播过程中在接收节点处产生的数据包冲突概率，让更多节点可以成功接收广播数据包，提高了城市场景下的广播效率。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的城市网格道路场景模型示意图。
图2为本发明具体实施方式中提供的一种基于优选区域的城市车载自组织网络广播方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例1
参见图1-图2，本实施例提供一种基于优选区域的城市车载自组织网络广播方法，应用于有城市网格道路场景，如图1所示。
如图2所示，本方法具体包括以下步骤：
当车辆节点准备发送数据包时：
步骤S1：车辆节点通过全球卫星导航系统(GNSS)和数字地图获取自身位置以各交叉路口中心位置，并将自身位置与各交叉路口中心点位置进行比较，确定距离自身最近的交叉路口中心点位置；
步骤S2：确定优选区域，并记录相关信息：
步骤S2.1：车辆节点确定其邻节点中落在S1中确定的交叉路口的东、西、南、北四个方向道路上的节点集合：Φ1、Φ2、Φ3、Φ4。统计Φk(k＝1,2,3,4)中所有节点的一跳邻节点总数，记作其中k＝1,2,3,4分别表示东、南、西和北方向，/>表示Φk中所有节点的一跳邻节点集合，|·|为集合的基数，即集合中的节点个数。
步骤S2.2：设定第一个优选区域PreZ1，并记录相关信息。PreZ1是半径为圆心设定在S1中确定的交叉路口k1(k1＝1,2,3,4)方向上第一个路口中心点处的圆型区域，其中k1＝1,2,3,4分别表示东、南、西和北方向，/>的值预先设定。k1的值根据以下公式确定：
公式(1)表示车辆节点在k1方向上的邻节点的一跳邻节点数量最大。
步骤S2.3：设定第二个优选区域PreZ2，并记录相关信息。PreZ2是半径为圆心设定在S1中确定的交叉路口k2(k2＝1,2,3,4)方向上第一个路口中心点处的圆型区域，其中k2＝1,2,3,4分别表示东、南、西和北方向，/>的值预先设定。k2的值根据以下公式确定：
其中，为车辆节点的邻节点中落在优选区域PreZ1中的节点集合，/>为优选区域PreZ1中所有节点的一跳邻居节点集合。式(2)表示在车辆节点在k2方向上的邻节点的一跳邻节点与在k1方向上的邻节点的一跳邻节点重合的数量最小。
步骤S3：将优选区域相关信息添加到要发送的数据包中，并广播该数据包，其中优选区域相关信息包括PreZ1圆心位置、PreZ2圆心位置和
当车辆节点没有数据包要发送且接收到其他节点发送的数据包时：
步骤R1：节点从接收到的数据包中，提取该数据包的发送节点的优选区域相关信息，包括PreZ1圆心位置、PreZ2圆心位置和
步骤R2：如果车辆节点是第一次接收到该数据包，则解码该数据包并广播转发；如果不是第一次接收该数据包，则转到步骤R3；
步骤R3：车辆节点根据当前位置判断自身是否位于该数据包发送节点的优选区域内，即PreZ1或PreZ2的范围内；若是，则解码该数据包并广播转发；否则，丢弃该数据包。
本发明未详述之处，均为本领域技术人员的公知技术。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种基于优选区域的城市车载自组织网络广播方法，其特征在于，该广播方法包括以下步骤：
当车辆节点准备发送数据包时：
S1：根据节点当前位置确定距离最近的交叉路口中心点的位置；
S2：确定优选区域，并记录相关信息，只有优选区域内的节点广播转发数据包；
S3：将优选区域相关信息添加到要发送的数据包中，并广播该数据包；
当车辆节点没有数据包要发送且接收到其他节点发送的数据包时：
R1：提取接收到的数据包中的优选区域相关信息；
R2：如果是第一次接收到该数据包，则解码该数据包并广播转发；否则，转到R3；
R3：根据节点当前位置判断自身是否位于该数据包发送节点的优选区域内；若是，则解码该数据包并广播转发。
2.根据权利要求1所述的一种基于优选区域的城市车载自组织网络广播方法，其特征在于，所述广播方法适用于城市网格道路场景，场景中道路及交叉路口规则地分布，且交叉路口中心点的位置已知。
3.根据权利要求1所述的一种基于优选区域的城市车载自组织网络广播方法，其特征在于，步骤S1中，车辆节点通过全球卫星导航系统和数字地图获取自身位置以各交叉路口中心位置，并将自身位置与各交叉路口中心点位置进行比较，确定距离自身最近的交叉路口中心点位置。
4.根据权利要求1所述的一种基于优选区域的城市车载自组织网络广播方法，其特征在于，步骤S2具体包括以下过程：
S2.1：车辆节点确定其邻节点中落在S1中确定的交叉路口的东、西、南、北四个方向道路上的节点集合：Φ1、Φ2、Φ3、Φ4；统计Φk中所有节点的一跳邻节点总数，记作其中k＝1,2,3,4分别表示东、南、西和北方向，/>表示Φk中所有节点的一跳邻节点集合，|·|为集合的基数，即集合中的节点个数；
S2.2：设定第一个优选区域PreZ1，并记录相关信息；PreZ1是半径为圆心设定在S1中确定的交叉路口k1方向上第一个路口中心点处的圆型区域，其中k1＝1,2,3,4分别表示东、南、西和北方向，/>的值预先设定；
S2.3：设定第二个优选区域PreZ2，并记录相关信息；PreZ2是半径为圆心设定在S1中确定的交叉路口k2方向上第一个路口中心点处的圆型区域，其中k2＝1,2,3,4分别表示东、南、西和北方向，/>的值预先设定。
5.根据权利要求4所述的一种基于优选区域的城市车载自组织网络广播方法，其特征在于，步骤S2.2中，k1的值根据以下公式确定：
公式(1)表示车辆节点在k1方向上的邻节点的一跳邻节点数量最大。
6.根据权利要求4所述的一种基于优选区域的城市车载自组织网络广播方法，其特征在于，步骤S2.3中，k2的值根据以下公式确定：
其中，为车辆节点的邻节点中落在优选区域PreZ1中的节点集合，/>为优选区域PreZ1中所有节点的一跳邻居节点集合；式(2)表示在车辆节点在k2方向上的邻节点的一跳邻节点与在k1方向上的邻节点的一跳邻节点重合的数量最小。
7.根据权利要求4所述的一种基于优选区域的城市车载自组织网络广播方法，其特征在于，步骤S3中，将优选区域相关信息添加到要发送的数据包中，并广播该数据包，其中优选区域相关信息包括PreZ1圆心位置、PreZ2圆心位置和
8.根据权利要求4所述的一种基于优选区域的城市车载自组织网络广播方法，其特征在于，步骤R1中，车辆节点从接收到的数据包中提取该数据包发送节点的优选区域相关信息，包括PreZ1圆心位置、PreZ2圆心位置和
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