CN103281678A

CN103281678A - 一种车载自组织网络的可靠数据交换方法

Info

Publication number: CN103281678A
Application number: CN2013102396475A
Authority: CN
Inventors: 刘云浩; 刘克彬; 孙家广; 苗欣; 张兰; 龚伟
Original assignee: WUXI QINGHUA INFORMATION SCIENCE AND TECHNOLOGY NATIONAL LABORATORY INTERNET OF THINGS TECHNOLOGY CENTER
Current assignee: WUXI QINGHUA INFORMATION SCIENCE AND TECHNOLOGY NATIONAL LABORATORY INTERNET OF THINGS TECHNOLOGY CENTER
Priority date: 2013-06-17
Filing date: 2013-06-17
Publication date: 2013-09-04

Abstract

本发明公开一种车载自组织网络的可靠数据交换方法，其通过标记路段以及将车辆节点的信息以路段为单位进行缓存，在道路交叉图之上运行高效的遍历算法，使得信息的查找和分发可以在可界定的时间内高效完成，显著提高了数据传输的成功率和鲁棒性，并且减少通信的开销。

Description

一种车载自组织网络的可靠数据交换方法

技术领域

本发明涉及自组织网络的数据传输技术领域，尤其涉及一种车载自组织网络的可靠数据交换方法。

背景技术

车载自组织网络是移动自组织网络的一种，通过短距多跳无线通讯将高速移动的车辆连接到一个网络当中。车载自组网络能够给驾驶员和乘客提供很多重要的信息服务，例如来车预警、事故通知、交通状况信息广播、车载通讯、新闻视频等，保障行车安全，服务乘客。每一辆车在网络当中都扮演信息提供者或者信息需求者的角色。尽管现在无线多跳的自组织网络当中已经有不少比较成熟的技术，但是车载自组织网络具有很多特点，例如车辆的高速行进以及由此引起的网络拓扑高动态性。传统的路由技术致力于维护静态的路由结构，建立端对端的通讯连接。当网络拓扑频繁变化的时候，维护路由结构的开销很大，导致协议效率很低。目前也有一些针对移动网络提出的技术，但是这些技术依赖于在网络之中洪泛状态信息来建立路由，带来很大的通讯负担。当网络中节点非常稀疏的时候，车载网络退化为一个延迟容忍网络，即在任何时刻网络中各个部分都不是全部联通的，因此需要网络中节点对数据进行缓存，并且对于高效的数据交换技术具有更为迫切的需求。

发明内容

本发明的目的在于通过一种车载自组织网络的可靠数据交换方法，来解决以上背景技术部分提到的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种车载自组织网络的可靠数据交换方法，其包括如下步骤：

A、将所述车辆节点构成的移动自组织网络嵌入到静态的道路拓扑中，并根据路段不同切分为若干个网络模块，且给每个路段对应的网络模块分配一个唯一的标识；

B、根据所述道路拓扑构建道路交叉图：将每个路段对应的网络模块抽象为一个节点，如果两个路段相互交叉，则用一条边将两个对应的节点连接，完成道路交叉图的构建；

C、在所述道路交叉图上构建最小权重联通支配集，其中，该最小权重联通支配集满足：道路交叉图中所有的节点或者在该集合中，或者与该集合中至少一个节点有连线；

D、在所述最小权重联通支配集上建立生成树结构，并将车辆节点发出的请求信息遍历所有生成树上的节点，即请求信息依次传播并通过生成树上的节点对应的路段网络；

E、当所述请求信息传播至包含所需信息的节点时，请求返回，并建立数据传输路由，完成数据交换。

特别地，所述步骤A之前还包括：

每个车辆节点通过车载GPS设备获得自己的位置坐标，并在道路地图上进行定位。

特别地，所述网络模块为信息缓存的单位，即一旦车辆节点有新信息需要发布给网络中的其它车辆节点，它首先将该新信息发布到和它处在同一路段的车辆节点中，收到新信息的车辆节点在该路段的行驶过程中都将缓存新信息并响应查询，当车辆节点离开当前路段加入新的网络模块之后，将更新自己的数据缓存。

特别地，所述道路交叉图中的每个节点的权重依据路段长度、车流密度进行设置。

特别地，所述步骤C中在所述道路交叉图上构建最小权重联通支配集，具体包括：

第一步、选择道路交叉图中与其它节点连线数量和自身权重之比最高的节点加入到集合中，与该节点有连线的节点均设置为已覆盖，接下来迭代上述过程，在每一轮中选一个新的节点，使得该节点能够覆盖的新点数量和自身权重的比值最高，将该节点加入到支配集合中，最终所有道路交叉图中的节点都被覆盖，即所有节点都在该支配集合中，或者和该支配集合中的至少一个点有连线；第二步、通过往该集合中加入新的节点，将现有支配集中的点连接起来，完成最小权重联通支配集的构建。

特别地，所述步骤D中在道路交叉口的车辆节点上可以访问到相交叉的路段网络中缓存的信息。

本发明根据车载网络具备一些独有的特点：一、虽然每个车辆节点都在高速的行进，但是它们的移动模式是被道路所限定的，即车辆只能沿道路方向行进；二、在车辆网络当中通信的信号传播在道路延伸的方向衰减较少；通过标记路段以及将车辆节点的信息以路段为单位进行缓存，在道路交叉图之上运行高效的遍历算法，使得信息的查找和分发可以在可界定的时间内高效完成，显著提高了数据传输的成功率和鲁棒性，并且减少通信的开销。

附图说明

图1为本发明实施例提供的车载自组织网络的可靠数据交换方法流程图；

图2a为本发明实施例提供的道路交叉图构建示例；

图2b为本发明实施例提供的道路交叉图构建示例；

图3为本发明实施例提供的最小权重联通支配集构建示例；

图4为本发明实施例提供的访问交叉路段网络节点缓存信息示例；

图5a为本发明实施例提供的并行请求信息传播示例；

图5b为本发明实施例提供的串行请求信息传播示例。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

请参照图1所示，图1为本发明实施例提供的车载自组织网络的可靠数据交换方法流程图。

本实施例中车载自组织网络的可靠数据交换方法包括如下步骤：

步骤S101、每个车辆节点通过车载GPS（全球定位***）设备获得自己的位置坐标，并在道路地图上进行定位。

步骤S102、将所述车辆节点构成的移动自组织网络嵌入到静态的道路拓扑中，并根据路段不同切分为若干个网络模块，且给每个路段对应的网络模块分配一个唯一的标识。

所述网络模块为信息缓存的单位，即一旦车辆节点有新信息需要发布给网络中的其它车辆节点，它首先将该新信息发布到和它处在同一路段的车辆节点中，收到新信息的车辆节点在该路段的行驶过程中都将缓存新信息并响应查询，当车辆节点离开当前路段加入新的网络模块之后，将更新自己的数据缓存。

步骤S103、根据所述道路拓扑构建道路交叉图：将每个路段对应的网络模块抽象为一个节点，如果两个路段相互交叉，则用一条边将两个对应的节点连接，完成道路交叉图的构建。如图2a和图2b所示，其为道路交叉图构建示例，图中a-g均代表对应的网络模块。

步骤S104、在所述道路交叉图上构建最小权重联通支配集，其中，该最小权重联通支配集满足：道路交叉图中所有的节点或者在该集合中，或者与该集合中至少一个节点有连线。

所述道路交叉图上构建最小权重联通支配集具体包括：第一步、如图3所示，选择道路交叉图中与其它节点连线数量和自身权重之比最高的节点加入到集合中，与该节点有连线的节点均设置为已覆盖，接下来迭代上述过程，在每一轮中选一个新的节点，使得该节点能够覆盖的新点数量和自身权重的比值最高，将该节点加入到支配集合中，最终所有道路交叉图中的节点都被覆盖，即所有节点都在该支配集合中，或者和该支配集合中的至少一个点有连线。第二步、通过往该集合中加入新的节点，将现有支配集中的点连接起来，完成最小权重联通支配集的构建。需要说明的是，所述道路交叉图中的每个节点的权重依据路段长度、车流密度进行设置。

步骤S105、在所述最小权重联通支配集上建立生成树结构，并将车辆节点发出的请求信息遍历所有生成树上的节点，即请求信息依次传播并通过生成树上的节点对应的路段网络。

在道路交叉口的车辆节点上可以访问到相交叉的路段网络中缓存的信息，因此能够对交叉的路段进行请求查询，该过程示例见图4，图4中401为进行信息传播的车辆节点，402为进行信息查询的车辆节点。同时，于本实施例，遍历采用两种可能的方式，一种是并行请求信息传播，如图5a所示；另一种是串行请求信息传播，如图5b所示。

步骤S106、当所述请求信息传播至包含所需信息的节点时，请求返回，并建立数据传输路由，完成数据交换。

本发明的技术方案通过标记路段以及将车辆节点的信息以路段为单位进行缓存，在道路交叉图之上运行高效的遍历算法，使得信息的查找和分发可以在可界定的时间内高效完成，显著提高了数据传输的成功率和鲁棒性，并且能够最小化控制通信开销。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种车载自组织网络的可靠数据交换方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的车载自组织网络的可靠数据交换方法，其特征在于，所述步骤A之前还包括：

3.根据权利要求1所述的车载自组织网络的可靠数据交换方法，其特征在于，所述网络模块为信息缓存的单位，即一旦车辆节点有新信息需要发布给网络中的其它车辆节点，它首先将该新信息发布到和它处在同一路段的车辆节点中，收到新信息的车辆节点在该路段的行驶过程中都将缓存新信息并响应查询，当车辆节点离开当前路段加入新的网络模块之后，将更新自己的数据缓存。

4.根据权利要求1所述的车载自组织网络的可靠数据交换方法，其特征在于，所述道路交叉图中的每个节点的权重依据路段长度、车流密度进行设置。

5.根据权利要求1所述的车载自组织网络的可靠数据交换方法，其特征在于，所述步骤C中在所述道路交叉图上构建最小权重联通支配集，具体包括：

6.根据权利要求1至5之一所述的车载自组织网络的可靠数据交换方法，其特征在于，所述步骤D中在道路交叉口的车辆节点上可以访问到相交叉的路段网络中缓存的信息。