车载自组织网络路由协议根据接收数据包的节点数量可分为单播路由、广播路由、多播路由。单播路由是指数据包源节点向网络中一个节点转发数据;广播路由是指数据包源节点向网络中的所有其他节点转发数据;多播路由是指数据包源节点向网络中多个节点转发数据。 车载自组织网络路由协议还可以分为基于拓扑的路由、基于地理位置路由、基于移动预测路由、基于路侧单元路由和基于概率路由。 1.基于拓扑的路由初期的移动自组织网络的路由基本上都是基于拓扑结构的路由协议,网络中的节点通过周期性地广播路由信息得到其他节点的位置信息从而选择下一跳进行数据包转发。基于拓扑的路由协议主要可以分为先应式、反应式和混合式三类路由协议。 (1)先应式路由 在先应式路由中,每一个节点不管当前是否要求进行通信都会周期性地广播路由信息从而交换路由信息和维护路由表。先应式路由协议进行路由选择时,主要根据标准的距离矢量路由策略或链路状态路由策略。典型的先应式路由协议包含目的节点序列距离矢量路由协议(DSDV)和优化的链路状况路由协议(OLSR)。在先应式路由协议中,每一个节点无论当前是否需要通信,都需要建立和维护到达网络其他节点的路由表。这种路由方式的最大缺陷就是当网络结构频繁变化时维护未使用路径将占用大部分的带宽,降低工作效率。 (2)反应式路由 相对于先应式路由,按需路由协议根据源节点是否需要获得目的节点路由才进行洪泛广播请求分组,因此降低了路由开销。典型的反应式路由协议包含动态源路由协议(DSR)和自组织网按需距离矢量路由协议
(AODV)。在这些路由协议中,节点根据需求维护和更新正在使用的路径,因此当网络中只有一部分路径在使用时,运用反应式路由可以减小网络负担。
(3)混合式路由 混合式路由协议是将先应式和反应式的特点相结合而得到路由协议,该协议是在局部范围内采用先应式路由协议,而对局部范围外节点的路由查找采用反应式路由协议,进而减少全网广播带来的路由开销。
2.基于地理位置路由基于地理位置的路由协议通过位置服务方式实时准确地获取自身车辆和目的车辆的位置信息,同时通过路由广播的方式获得广播范围内邻居节点的位置信息,根据分组转发策略择优选择下一跳进行数据包转发。这种类型的路由协议对于拓扑随着车辆高速移动而动态快速变化的无线、多跳、无中心的车载自组织网络具有更好的可扩展性和适应性。基于地理位置路由协议主要有贪婪型周边无状态路由协议(GPSR)、地理源路由协议(GSR)、贪婪边界协调路由协议(GPCR)等。
3.基于移动预测路由在车载自组织网络中,车辆每个节点都具有移动性,并且车辆节点移动速度快,节点的高速移动导致网络拓扑结构变化频繁,网络链路的稳定性差,而传统的自组织网络中节点移动速度较慢,导致传统的自组织网络路由协议不适于车载自组织网络。基于移动预测的路由协议主要有PBR、 Taleb、 Wedde、 Abedi等路由协议。基于移动预测路由协议的主要思想是,由于节点的移动性,通过节点速度、加速度、距离和时间等参数,预测通信链路的生命周期,即可预测该路由路径的有效期。根据车辆的移动特点来发掘链路的潜在信息,比如节点的移动速度和移动方向等数据,预测链路的生命周期,有效地避开即将失效的链路,并建立可靠的链接。基于移动预测的路由特点是可靠性高,延迟低,但当车辆数量较多时,所建立的可靠路径需要该车辆节点具有快速的实时计算能力,信息开销较大。
4.基于路侧单元路由借助于道路的路侧单元(RSU),可以解决车辆在稀疏情况下,导致节点链路中断的问题。RSU为路边可靠的固定节点,具有高带宽、低误码率和低延迟传输特点,并作为主干链路。当车辆节点出现链路中断时,RSU将采用存储转发策略来发送数据包。该思路在实际运用中最为可靠、丢包率最低,但其主要缺点是部署费用非常昂贵,并且如果发生一些自然灾害,比如台风、地震,也将导致RSU损耗,从而导致网络面临瘫痪的可能,维护成本较高。
5.基于概率的路由由于车辆运行有一定的规律性,相关的学者根据概率统计理论提出了基于概
率的路由协议。其核心理论是,用概率描述车辆节点在某一段时间内该链路还未断开或存在的可能性。在该路由协议中,需要建立相关的模型,并且这些模型的建立是基于某些网络特性的前提下,这样才能统计相关的变量的分布信息。该类路由协议主要优点是在某特性的环境下比较有效,可靠性较高。基于概率的路由协议使用于某特定条件下的交通,如果不满足该条件,将导致该路由协议性能直线下降甚至出现数据包大量丢失的情况。另外,由于该路由协议的判断标准是基于某时间的发生概率,与真实情况存在一定的误差,从而导致的选择车辆节点之间的路径时,该路径可能不是最佳的。
