1.一种基于社会网络的车载自组织网络路由方法,其特征在于:该路由方法包括以下步骤:步骤一:节点通过GPS定位系统和hello消息包获取节点信息,并计算节点的方向角度和两个社会性的效用指标:中心度和活跃度,其中方向角度利用余弦定理求得,中心度利用自我网络的概念求得,活跃度通过统计一段时间周期内邻居节点的变化求得;
步骤二:将中心度和活跃度加权求和计算节点的综合效用值U;
步骤三:路段节点采用加入缓存机制的贪婪转发,路口节点选择在角度阈值范围内效用值最高且高于当前节点效用值的邻居节点作为下一跳转发节点;
步骤四:采用基于历史转发动作的Q学习算法辅助路由选择,将路由问题映射成强化学习框架中的状态空间,在学习过程中,根据收敛后的Q值,选择最佳的转发动作;
在步骤一中,车载自组织网络中的节点利用GPS定位系统和hello消息包获取节点信息,节点通过周期性地发送hello消息进行信息交互,建立、维护并更新邻居列表,根据当前节点M、邻居节点N和目的节点D的地理位置,利用余弦定理计算邻居节点N的方向角度利用自我网络的概念计算中介中心度,自我网络包括单一的中心节点、所有与这个中心节点有连接的外围节点、以及这些外围节点构成的连接;利用自我网络,局部分析个别节点,不需要完整的全网知识,节点的中介中心度定义为节点与网络中其他节点的路径连通程度,其定义如下:其中gjk是节点j和k之间的路径总数,gjk(i)是这些路径中包含i的路径数量;为了求得节点的中介中心度,将车辆节点间的接触表示为一个n×n阶的对称相邻矩阵A,其中n为给定车辆节点遇到的车辆节点数,该对称矩阵的元素Aij为:自我节点的中介中心度是A'中元素的倒数之和,即为 其中A'=A2[1-A]i,j;
车辆节点i在时间段T内的节点活跃度可用下式计算:
其中,Ni(t)是车辆节点i在时刻t的邻居节点集合,Ni(t+T)是车辆节点i在时刻t+T的邻居节点集合。
2.根据权利要求1所述的一种基于社会网络的车载自组织网络路由方法,其特征在于:
在步骤二中,节点的综合效用值利用中心度和活跃度加权相加求得,其中在活跃度的基础上加上了速度因素,防止把数据分组传输给速度较小的车辆,节点m的效用值用下式确定:其中α,β是权重因子,α+β=1,Vm是节点m的速度,Vmax是网络中节点的最大运动速度;在车载自组织网中仅考虑节点邻居变化情况不够,车速很慢和很快的车辆活跃度都很大,为了防止把数据传给速度小的车辆,因而在活跃度基础上加上了速度因素,选择速度大和邻居变化频繁的节点更有利于数据分组快速高效的传输。
3.根据权利要求1所述的一种基于社会网络的车载自组织网络路由方法,其特征在于:
在步骤三中,节点根据GPS导航系统和电子地图判定自身的节点类型:路口节点、路段节点;
节点通过以下步骤发送数据包:
1)若将要发送数据的节点是路口节点,则按路口模式转发数据分组;若为路段节点,则按直路模式工作;
2)直路模式:在直路模式下,节点采用加入缓存机制的贪婪转发方式,即节点采用贪婪算法寻找下一跳转发节点,该转发节点在当前节点所有邻居节点中距离目的节点最近;若当前节点所有邻居节点到目的节点的距离都比当前节点到目的节点的距离远,则数据分组将由当前节点缓存,当前节点携带数据分组向前运动,直到遇到下一个贪婪节点;
3)路口模式:
31)路口节点按步骤二计算当前时刻本节点U值,提取数据分组中的目的地信息,遍历邻居列表,按步骤一计算邻居节点的方向角度,从方向角度在规定角度阈值范围内的邻居节点中查找确定近期是否有到相同目的地且效用值U大于当前节点的邻居节点,如果存在这样的邻居节点,则将数据分组发送到具有最大效用值U的邻居节点;如果具有最大效用值U的节点为本节点,则将数据分组放入对应目的地地址的缓存表中,并进入步骤32);
32)提取数据分组中的目的地地址,生成一个包含该地址的RREQ(路由请求消息)分组,并周期性地广播RREQ;
33)单跳邻居车辆接收到RREQ,每隔5秒取一次中心度和活跃度,并统计5次的平均值,设置α,β的值,调整U,使其最大,并将包含U值的路由回复消息RREP返回给本车;
34)节点接收到RREP消息后,提取RREP中的“目的地地址,U,邻居节点地址”对,对于每一个目的地地址,建立一个本地列表,在新建立的邻居表项的时候,同时启动一个定时器,定时器到期的路由表项将被删除,按步骤31)的方式检查邻居列表,决定是发送数据分组到具有最大U的邻居,还是启动RREQ过程;
4)数据包在道路拓扑上根据携带数据的节点位置使用对应的模式,直到传输至目的或者因到期而丢弃。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种基于社会网络的车载自组织网络路由方法,其特征在于:在步骤四中,采用基于历史转发动作的Q学习算法辅助路由选择,将路由问题映射成强化学习框架中的状态空间,在VANETs中,将整个网络看成是一个系统,系统状态根据节点是否持有数据分组来定义。