一种车联网的实现方法技术

本发明专利技术公开了一种车联网的实现方法，所述车联网包括接入节点和车辆节点，两个接入节点之间具有相同方向的车道构成树域；一个接入节点属于一个以上的树域，当车辆节点经过一个接入节点进入一个新树域时，对于新树域，将该接入节点作为开始接入节点，对于原来的树域，将该接入节点作为结束接入节点；每个树域由开始接入节点唯一标识；车辆节点分为新节点和已配置节点，新节点为未配置家乡地址的节点，已配置节点为已经配置家乡地址的节点，位于一个树域中的已配置节点的拓扑结构为树状结构，称为车树，车树作为一个单位进行移动切换，因此降低了移动切换延迟和丢包率，提高了通信质量。

【技术实现步骤摘要】
一种车联网的实现方法
本专利技术涉及一种实现方法，尤其涉及的是一种车联网的实现方法。
技术介绍
车联网作为一种新型车辆通信网络，能够实现车辆与车辆之间、车辆与路边基础设施之间的多跳无线通信。随着车联网技术的不断发展以及各种新应用的不断涌现，迫切需要车联网能够接入互联网以满足用户急剧增长的应用需求。车联网作为一种特殊类型的移动自组网，具有移动速度快、节点数量多、覆盖面积大等特点。基于IPv6的互联网(以下简称IPv6网络)具有移动性支持、地址资源丰富以及扩展性强等优点。因此，车联网接入IPv6网络成为满足用户应用需求的理想解决方案。目前的研究人员提出了车联网通过接入基于IPv6的互联网获取网络服务的模式并定义了相应的协议栈，但是由于车联网的体系结构与IPv6网络不通，现有的接入方法具有一些局限性。因此需要提出一种车联网的实现方法，从而降低数据丢失率，提高服务质量。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种车载网接入IPv6网络的方法。技术方案：本专利技术公开了一种车联网的实现方法，其特征在于，所述车联网包括接入节点和车辆节点，两个接入节点之间具有相同方向的车道构成树域；一个接入节点属于一个以上的树域，当车辆节点经过一个接入节点进入一个新树域时，对于新树域，将该接入节点作为开始接入节点，对于原来的树域，将该接入节点作为结束接入节点；每个树域由开始接入节点唯一标识，如果一个接入节点是两个以上树域的开始接入节点，那么该接入节点在每个所属树域均设有一个地址；车辆节点分为新节点和已配置节点，新节点为未配置家乡地址的节点，已配置节点为已经配置家乡地址的节点；位于一个树域中的已配置节点的拓扑结构为树状结构，称为车树；车树作为一个单位进行移动切换；新节点启动后，它从邻居已配置节点获取家乡地址并转换为已配置节点；当一个已配置节点进入接入节点的通信范围时，判定它要进入一个新树域，当它完成移动切换之后，加入新的树域的车树或者自己创建新的车树，成为头部节点；车联网的节点的地址结构包括两部分：第一部分为m比特的树域ID，它为全球路由前缀，唯一标识一个树域，在一个树域内获取的转交地址的树域ID都相同，其值等于所在树域中开始接入节点的树域ID；第二部分为128-m比特的车辆ID，它唯一标识树域中的一个车辆；接入节点的地址预先设置，其车辆ID为1；一个接入节点拥有的车辆ID空间为[2,2128-m-2]，其中，车辆ID空间[2,2127-m-1]用于家乡地址的配置，称为家乡车辆ID空间，车辆ID空间[2127-m,2128-m-2]用于转交地址的配置，称为转交车辆ID空间，m为小于128的正整数；与一个已配置节点的家乡地址具有相同树域ID的接入节点称为该已配置节点的家乡接入节点，家乡接入节点所在标识的树域称为该已配置节点的家乡树域；已配置节点获取转交地址时所在的树域称为该已配置节点的外部树域，标识外部树域的开始接入节点称为该已配置节点的外部接入节点；当已配置节点位于家乡树域时，其转交地址等于家乡地址；车辆节点和接入节点在一跳范围内定期广播信标消息，信标消息负载包含自己的地理坐标、移动速度、移动角度、家乡地址空间长度、移动切换标识位以及根节点标识位；移动切换标识位为1时，表明车辆节点所在车树已经在新的树域中执行完移动切换，否则表明没有执行移动切换；根节点标识位为1时，则表明该节点为根节点，否则表明不是根节点；车辆节点广播信标消息的源地址为转交地址，家乡地址作为信标消息的负载；如果接入节点有两个以上IPv6地址，则任意选择一个IPv6地地址作为自己广播的信标消息的源地址，其他地址作为信标消息的负载；采用链路连接时间建立车树；如果车辆节点Vi和车辆节点Vj是邻居节点，其地理坐标分别为(xi,yi)和(xj,yj),速度为vi和vj,移动角度为θi和θj，0≤θi,θj<2π,传输半径为r，车辆Vi和Vj的链路连接时间Tij如下列公式所示：其中，a＝vicosθi-vjcosθjb＝xi-xj，c＝visinθi-vjsinθjd＝yi-yj当车辆节点收到邻居车辆节点的信标消息后，采用定位技术计算并保存它与邻居车辆节点的相对角度，定位技术可以采用信号强度测试(ReceivedSignalStrengthIndication)技术或者角度测试技术(angleofarrival)。由于车辆节点高速行驶，频繁的移动切换导致车辆节点的转交地址频繁变动，从而导致丢包率增加，服务质量下降。本专利技术克服上述局限性，多个车辆同时进行移动切换，因此大幅度降低了移动切换延迟和丢包率，提高了服务质量。本专利技术所述方法中，新节点X启动后，自己随机产生一个树域ID和车辆ID形成一个临时地址，在新节点X获取地址家乡地址之前由临时地址唯一标识；如果新节点X在规定时间内收到家乡地址空间长度大于邻居已配置节点或者接入节点发送的信标消息，新节点X则选择从优先级最高的邻居节点获取家乡地址；否则，如果新节点X没有收到邻居已配置节点或者接入节点发送的信标消息，则继续移动直到收到邻居已配置节点或者接入节点广播的信标消息为止；如果新节点X收到两个邻居已配置节点或者接入节点的信标消息，那么新节点X通过下述算法来判定邻居已配置节点或者接入节点的优先级：(A)如果邻居节点Y3为接入节点，邻居节点Y4为车辆节点，则邻居接入节点Y3的优先级高于邻居车辆节点Y4的优先级；(B)如果邻居节点Y3和Y4都为车辆节点，且新节点X与邻居节点Y3的链路连接时间d1大于新节点X与邻居节点Y4的链路连接时间d2，那么新节点X判定邻居节点Y3的优先级高于邻居节点Y4的优先级；(C)如果邻居节点Y3和Y4都为车辆节点，链路连接时间d1等于链路连接时间d2，邻居节点Y3的移动切换标识位h1为0，邻居节点Y4的移动切换标识位h2为1，新节点X判定邻居节点Y3的优先级高于邻居节点Y4的优先级；(D)如果邻居节点Y3和Y4都为车辆节点，链路连接时间d1等于链路连接时间d2且移动切换标识位h1等于移动切换标识位h2，邻居节点Y3的家乡地址长度大于邻居节点Y4的家乡地址长度，那么新节点X判定邻居节点Y3的优先级高于邻居节点Y4的优先级；如果新节点X的邻居已配置节点Y的优先级最高，且邻居已配置节点Y的家乡地址空间为[H1,H2]，2≤H1<H2≤2127-m-1，新节点X通过接收邻居已配置节点Y的信标消息获取邻居已配置节点Y的家乡地址，新节点X从邻居已配置节点Y获取家乡地址的过程如下所示：步骤101：开始；步骤102：新节点X向邻居已配置节点Y发送家乡地址请求消息，请求消息目的地址为邻居已配置节点Y的转交地址的车辆ID；步骤103：邻居已配置节点Y收到新节点X的家乡地址请求消息后，将自己的家乡地址空间更新为然后向新节点X返回一个家乡地址响应消息，响应负载为地址空间步骤104：判断邻居已配置节点Y的移动切换标识位是否为0，如果是进行步骤105，否则进行步骤106；步骤105：邻居已配置节点Y将新节点X标记为自己的子节点；步骤106：新节点X收到家乡地址响应消息后，将地址作为车辆ID，与邻居已配置节点Y的家乡地址的树域ID相结合形成自己的家乡地址，新节点X转换为已配置节点X，同时将地址空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车联网的实现方法，其特征在于，所述车联网包括接入节点和车辆节点，两个接入节点之间具有相同方向的车道构成树域；一个接入节点属于一个以上的树域，当车辆节点经过一个接入节点进入一个新树域时，对于新树域，将该接入节点作为开始接入节点，对于原来的树域，将该接入节点作为结束接入节点；每个树域由开始接入节点唯一标识，如果一个接入节点是两个以上树域的开始接入节点，那么该接入节点在每个所属树域均设有一个地址；车辆节点分为新节点和已配置节点，新节点为未配置家乡地址的节点，已配置节点为已经配置家乡地址的节点；位于一个树域中的已配置节点的拓扑结构为树状结构，称为车树；车树作为一个单位进行移动切换；新节点启动后，它从邻居已配置节点获取家乡地址并转换为已配置节点；当一个已配置节点进入接入节点的通信范围时，判定它要进入一个新树域，当它完成移动切换之后，加入新的树域的车树或者自己创建新的车树，成为头部节点；车联网的节点的地址结构包括两部分：第一部分为m比特的树域ID，它为全球路由前缀，唯一标识一个树域，在一个树域内获取的转交地址的树域ID都相同，其值等于所在树域中开始接入节点的树域ID；第二部分为128‑m比特的车辆ID，它唯一标识树域中的一个车辆；接入节点的地址预先设置，其车辆ID为1；一个接入节点拥有的车辆ID空间为[2,2128‑m‑2]，其中，车辆ID空间[2,2127‑m‑1]用于家乡地址的配置，称为家乡车辆ID空间，车辆ID空间[2127‑m,2128‑m‑2]用于转交地址的配置，称为转交车辆ID空间，m为小于128的正整数；与一个已配置节点的家乡地址具有相同树域ID的接入节点称为该已配置节点的家乡接入节点，家乡接入节点所在标识的树域称为该已配置节点的家乡树域；已配置节点获取转交地址时所在的树域称为该已配置节点的外部树域，标识外部树域的开始接入节点称为该已配置节点的外部接入节点；当已配置节点位于家乡树域时，其转交地址等于家乡地址；车辆节点和接入节点在一跳范围内定期广播信标消息，信标消息负载包含自己的地理坐标、移动速度、移动角度、家乡地址空间长度、移动切换标识位以及根节点标识位；移动切换标识位为1时，表明车辆节点所在车树已经在新的树域中执行完移动切换，否则表明没有执行移动切换；根节点标识位为1时，则表明该节点为根节点，否则表明不是根节点；车辆节点广播信标消息的源地址为转交地址，家乡地址作为信标消息的负载；如果接入节点有两个以上IPv6地址，则任意选择一个IPv6地地址作为自己广播的信标消息的源地址，其他地址作为信标消息的负载；采用链路连接时间建立车树；如果车辆节点Vi和车辆节点Vj是邻居节点，其地理坐标分别为(xi,yi)和(xj,yj),速度为vi和vj,移动角度为θi和θj，0≤θi,θj<2π,传输半径为r，车辆Vi和Vj的链路连接时间Tij如下列公式所示：Tij=(a2+c2)r2-(ad-bc)2-(ab+cd)a2+c2,]]>其中，a＝vicosθi‑vjcosθjb＝xi‑xjc＝visinθi‑vjsinθj，d＝yi‑yj当车辆节点收到邻居车辆节点的信标消息后，采用定位技术计算并保存它与邻居车辆节点的相对角度。...

【技术特征摘要】
1.一种车联网的实现方法，其特征在于，所述车联网包括接入节点和车辆节点，两个接入节点之间具有相同方向的车道构成树域；一个接入节点属于一个以上的树域，当车辆节点经过一个接入节点进入一个新树域时，对于新树域，将该接入节点作为开始接入节点，对于原来的树域，将该接入节点作为结束接入节点；每个树域由开始接入节点唯一标识，如果一个接入节点是两个以上树域的开始接入节点，那么该接入节点在每个所属树域均设有一个地址；车辆节点分为新节点和已配置节点，新节点为未配置家乡地址的节点，已配置节点为已经配置家乡地址的节点；位于一个树域中的已配置节点的拓扑结构为树状结构，称为车树；车树作为一个单位进行移动切换；新节点启动后，它从邻居已配置节点获取家乡地址并转换为已配置节点；当一个已配置节点进入接入节点的通信范围时，判定它要进入一个新树域，当它完成移动切换之后，加入新的树域的车树或者自己创建新的车树，成为头部节点；车联网的节点的地址结构包括两部分：第一部分为m比特的树域ID，它为全球路由前缀，唯一标识一个树域，在一个树域内获取的转交地址的树域ID都相同，其值等于所在树域中开始接入节点的树域ID；第二部分为128-m比特的车辆ID，它唯一标识树域中的一个车辆；接入节点的地址预先设置，其车辆ID为1；一个接入节点拥有的车辆ID空间为[2,2128-m-2]，其中，车辆ID空间[2,2127-m-1]用于家乡地址的配置，称为家乡车辆ID空间，车辆ID空间[2127-m,2128-m-2]用于转交地址的配置，称为转交车辆ID空间，m为小于128的正整数；与一个已配置节点的家乡地址具有相同树域ID的接入节点称为该已配置节点的家乡接入节点，家乡接入节点所在标识的树域称为该已配置节点的家乡树域；已配置节点获取转交地址时所在的树域称为该已配置节点的外部树域，标识外部树域的开始接入节点称为该已配置节点的外部接入节点；当已配置节点位于家乡树域时，其转交地址等于家乡地址；车辆节点和接入节点在一跳范围内定期广播信标消息，信标消息负载包含自己的地理坐标、移动速度、移动角度、家乡地址空间长度、移动切换标识位以及根节点标识位；移动切换标识位为1时，表明车辆节点所在车树已经在新的树域中执行完移动切换，否则表明没有执行移动切换；根节点标识位为1时，则表明该节点为根节点，否则表明不是根节点；车辆节点广播信标消息的源地址为转交地址，家乡地址作为信标消息的负载；如果接入节点有两个以上IPv6地址，则任意选择一个IPv6地址作为自己广播的信标消息的源地址，其他地址作为信标消息的负载；采用链路连接时间建立车树；如果车辆节点Vi和车辆节点Vj是邻居节点，其地理坐标分别为(xi,yi)和(xj,yj),速度为vi和vj,移动角度为θi和θj，0≤θi,θj<2π,传输半径为r，车辆Vi和Vj的链路连接时间Tij如下列公式所示：其中，当车辆节点收到邻居车辆节点的信标消息后，采用定位技术计算并保存它与邻居车辆节点的相对角度。2.根据权利要求1所述的车联网的实现方法，其特征在于，新节点X启动后，自己随机产生一个树域ID和车辆ID形成一个临时地址，在新节点X获取地址家乡地址之前由临时地址唯一标识；如果新节点X在规定时间内收到家乡地址空间长度大于邻居已配置节点或者接入节点发送的信标消息，新节点X则选择从优先级最高的邻居节点获取家乡地址；否则，如果新节点X没有收到邻居已配置节点或者接入节点发送的信标消息，则继续移动直到收到邻居已配置节点或者接入节点广播的信标消息为止；如果新节点X收到两个邻居已配置节点或者接入节点的信标消息，那么新节点X通过下述算法来判定邻居已配置节点或者接入节点的优先级：(A)如果邻居节点Y3为接入节点，邻居节点Y4为车辆节点，则邻居接入节点Y3的优先级高于邻居车辆节点Y4的优先级；(B)如果邻居节点Y3和Y4都为车辆节点，且新节点X与邻居节点Y3的链路连接时间d1大于新节点X与邻居节点Y4的链路连接时间d2，那么新节点X判定邻居节点Y3的优先级高于邻居节点Y4的优先级；(C)如果邻居节点Y3和Y4都为车辆节点，链路连接时间d1等于链路连接时间d2，邻居节点Y3的移动切换标识位h1为0，邻居节点Y4的移动切换标识位h2为1，新节点X判定邻居节点Y3的优先级高于邻居节点Y4的优先级；(D)如果邻居节点Y3和Y4都为车辆节点，链路连接时间d1等于链路连接时间d2且移动切换标识位h1等于移动切换标识位h2，邻居节点Y3的家乡地址长度大于邻居节点Y4的家乡地址长度，那么新节点X判定邻居节点Y3的优先级高于邻居节点Y4的优先级；如果新节点X的邻居已配置节点Y的优先级最高，且邻居已配置节点Y的家乡地址空间为[H1,H2]，2≤H1<H2≤2127-m-1，新节点X通过接收邻居已配置节点Y的信标消息获取邻居已配置节点Y的家乡地址，新节点X从邻居已配置节点Y获取家乡地址的过程如下所示：步骤101：开始；步骤102：新节点X向邻居已配置节点Y发送家乡地址请求消息，请求消息目的地址为邻居已配置节点Y的转交地址的车辆ID；步骤103：邻居已配置节点Y收到新节点X的家乡地址请求消息后，将自己的家乡地址空间更新为然后向新节点X返回一个家乡地址响应消息，响应负载为地址空间步骤104：判断邻居已配置节点Y的移动切换标识位是否为0，如果是进行步骤105，否则进行步骤106；步骤105：邻居已配置节点Y将新节点X标记为自己的子节点；步骤106：新节点X收到家乡地址响应消息后，将地址作为车辆ID，与邻居已配置节点Y的家乡地址的树域ID相结合形成自己的家乡地址，新节点X转换为已配置节点X，同时将地址空间作为自己的家乡车辆ID空间，将自己的移动切换标识位设置为0；步骤107：已配置节点X判断邻居已配置节点Y的移动切换标识位是否为0，如果是，则进行步骤108，否则进行步骤109；步骤108：已配置节点X将邻居已配置节点Y标记为自己的父节点；步骤109：结束；已配置节点X获取家乡地址后，将自己的转交地址设置为家乡地址；如果已配置节点X没有加入到任何车树，则查看是否有移动切换标识位为0的邻居已配置节点，如果没有，已配置节点X则将自己标记为车树的根节点，否则向移动切换标识位为0的邻居已配置节点发送子节点请求消息，移动切换标识位为0的邻居已配置节点收到子节点请求消息后，将已配置节点X标记为子节点，同时向已配置节点X返回子节点响应消息，已配置节点X收到子节点响应消息后，将移动切换标识位为0的邻居已配置节点标记为父节点；上述过程中，如果已配置节点X加入了车树，且该车树的根节点为已配置节点R1，如果已配置节点X检测到它与已配置节点R1的相对角度在开区间90°～270°范围内，那么新节点X进行如下更新根节点操作：步骤201：开始；步骤202：已配置节点X向已配置节点R1发送新根节点消息；步骤203：已配置节点R1收到新根节点消息后，将已配置节点X作为父节点，并向已配置节点X返回新根节点确认消息；步骤204：已配置节点X收到已配置节点R1返回的新根节点确认消息后，将自己标记为根节点，将已配置节点R1标记为自己的子节点；步骤205：结束。3.根据权利要求2所述的车联网的实现方法，其特征在于，在新节点X的邻居接入节点AP1的优先级最高的情况下，如果接入节点AP1在树域TD2和树域TD4是开始接入节点，接入节点AP1在树域TD1和树域TD3中是结束接入节点，新节点X从树域TD1进入树域2，那么新节点X从接入节点AP1获取家乡地址的过程如下所示：步骤301：开始；步骤302：新节点X向接入节点AP1发送地址预请求消息，预请求消息目的地址为接入节点AP1广播信标消息的源地址；步骤303：接入节点AP1收到新节点X的地址预请求消息后，根据新节点X的移动角度判断新节点X从树域TD1进入树域TD2，然后向新节点X返回地址预响应消息，该地址预响应消息负载为接入节点AP1在树域TD2的IPv6地址；步骤304：新节点X向接入节点AP1发送家乡地址请求消息，消息目的地址为接入节点AP1在树域TD2的IPv6地址；步骤305：接入节点AP1收到家乡地址请求消息后，将树域TD2对应的一段未分配的家乡地址空间[H3,H4]分配给新节点X，2≤H3<H4≤2127-m-1，然后向新节点X返回一个家乡地址响应消息，家乡地址响应消息负载为车辆ID空间[H3,H4]，同时将车辆ID空间[H3,H4]设置为已分配状态；步骤306：新节点X收到家乡地址响应消息后，将地址H3作为车辆ID，与接入节点AP1在树域TD2的树域ID相结合形成自己的家乡地址，转换为已配置节点X，同时将地址空间[H3+1,H4]作为自己的家乡车辆ID空间，将自己的移动切换标识位设置为0；步骤307：判定已配置节点X是否在树域TD2中收到了移动转交标识位为0的邻居车辆节点的信标消息，如果否进行步骤308，如果是进行步骤309；步骤308：已配置节点X将自己标记为根节点，进行步骤312；步骤309：已配置节点X向移动转交标识位为0的邻居车辆节点发送子节点请求消息；步骤310：移动转交标识位为0的邻居车辆节点收到子节点请求消息后，将已配置节点X标记为自己的子节点，同时向已配置节点X返回子节点响应消息；步骤311：已配置节点X收到移动转交标识位为0的邻居车辆节点的子节点响应消息后，将移动转交标识位为0的邻居车辆节点标记为自己的父节点；步骤312：结束；步骤303中，接入节点AP1判断新节点X进入的新树域的方法为：以接入节点AP1为中心点设置二维坐标，如果接入节点AP1是两个以上树域的开始节点，那么接入节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓喃，
申请(专利权)人：常熟理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32