一种基于数据命名网络的交通信息发布与检索的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于数据命名网络的交通信息发布与检索的方法，具体步骤如下：建议数据命名机制：将名字划分为五个基本层；交通信息发布的方法：源车辆节点将产生的数据包向周围转发以后，收到的车辆节点缓存此数据包后继续向外广播转发；交通信息检索机制：请求者车辆节点向外发送兴趣包，按照NDN的命名前缀匹配规则返回数据包。本发明专利技术在VANET网络中不使用中心服务器的基于NDN机制的交通信息发布与检索方法，整个网络车辆自组，每一个车辆节点都充当生产者、消费者和转发者多种角色，车辆可以通过NDN机制进行信息的转发与缓存，并使得车辆司机可以通过其它车辆快速高效查询某一地理位置的相关交通信息，而无需借助传统模式下使用的中心服务器。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数据命名网络的交通信息发布与检索的方法
本专利技术涉及交通信息发布
，具体是一种基于数据命名网络的交通信息发布与检索的方法。
技术介绍
随着现代交通和汽车工业的飞速发展，我国的汽车持有量急剧增加，频发的交通事故、日益严重的交通堵塞，以及用户强烈的Internet接入需求共同推进了智能交通系统ITS(IntelligentTransportationSystem)的发展。为了可提供诸如提高道路安全、提升交通效率等方面的应用，满足司机对交通信息的需求，交通信息发布与检索应用应运而生。在当前TCP/IP网络体系架构下，车辆需要装备传感器和通信设备，这就形成一个通信网络，即车载自组网VANET(VehicularAd-hocNetwork)。在VANET中，车辆与RSU(RoadSideUnit)、基站、GPS卫星或其它车辆交换信息，这些信息用来完成诸如防止车辆碰撞、优化车辆行驶路径、为驾驶人员提供道路信息以及用户的娱乐等应用。但是，在当前网络体系结构下，交通信息发布与检索应用需要借助于中心服务器，所有车辆将自己的位置、速度等信息上传至服务器，其它车辆需要获取交通信息时要通过IP地址与服务器进行通信。服务器配置大容量数据库，不断存储各个车辆发来的实时交通信息，如果有紧急情况时，可根据事发地点向周围车辆用户主动推送消息；当车辆用户需要知道某一位置的交通信息时，通过IP网络建立端到端的连接，向服务器发送请求，服务器处理用户请求，将相关数据信息通过刚才获知的请求用户的IP地址发送出去。概括地来说，这样的模式即为一个中心服务器向各车辆发送交通信息与各车辆向服务器发送请求检索交通信息。IP网络基于终端位置建立链路来提供信息交互功能，而VANET的移动性使其无法在IP网络中良好运作，存在着移动性差、灵活性差、可靠性差等问题。例如，当一个车辆向服务器发送请求获取数据时，IP地址为10.1.1.158，而当它在快速移动时IP地址可能变为了10.1.1.159，那么之前的连接就已经断开，此车辆之前请求的数据就获取不到，想要获取数据就需要通过新的IP地址重新与服务器建立连接。另外，如果较多车辆用户同时请求数据，会致使服务器压力过大甚至瘫痪，获取数据延迟时间较长。总的来说，在当前TCP/IP网络体系架构下的VANET网络存在以下问题：(1)信息的发布订阅系统效率非常低。因为现在的Internet是主机-主机模式，任何信息的获取都必须要定位到某个确定的物理主机；(2)移动问题。在Internet中IP具有双重语义，既表示主机，又表示在网络所处的物理位置，如果节点移动距离范围较大，可能要改变IP地址，因此不利于网络中车辆节点移动；(3)需要使用中心服务器。所有车辆将自己的位置、速度等信息上传至服务器，其它车辆需要获取交通信息时要通过服务器IP地址进行通信请求数据。但命名数据网络(NamedDataNetworking，以下简称NDN)能很好地解决VANET在IP网络下的问题。NDN是由美国国家科学基金会(NationalScienceFoundation，NSF)在2010年所发起的未来网络架构研究方案之一，主旨为开发全新的网络架构，以符合新兴的通讯需求，并取代现有的TCP/IP协议。它不考虑内容存储所在的物理位置，直接建立命名数据网络体系。NDN的核心对象是数据本身，而不是网络中的主机，这是数据命名网络与IP网络最大的区别，也是其最大的特点和优点。由于NDN以数据内容为中心，而不是以终端位置为中心，能够很自然的解决VANET在IP网络中存在的问题：(1)交通信息的共享不需要使用中心服务器。整个网络完全自治，无需车辆去中心服务器请求数据，减缓了数据延迟的可能，提高了信息检索的效率。(2)信息缓存。每一个车辆节点都扮演着生产者、消费者和数据转发者的角色，尤其在车辆不在网络内时还能作为数据骡子携带数据。(3)命名结构。由于NDN网络不同于现行的IP网络，最大不同之处在于NDN以内容为中心构建，因此设计一个合适的命名结构是完成该算法的关键问题之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种使用方便的基于数据命名网络的交通信息发布与检索的方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于数据命名网络的交通信息发布与检索的方法，具体步骤如下：(1)建议数据命名机制：将名字划分为五个基本层，所述的五个基本层分别为城市区名、路名段位、信息种类、时间段、用户ID；(2)交通信息发布的方法：源车辆节点将产生的数据包向周围转发以后，收到的车辆节点缓存此数据包后继续向外广播转发；(3)交通信息检索机制：当司机要查询某一地理位置的交通信息时，向周围邻居车辆节点发送兴趣包请求数据，其它车辆收到兴趣包后先去查询本地缓存中有无符合的数据，如果有则返回，如果没有则将内容名称和接收兴趣包的接口记录到PIT表项中，以使数据能原路返回，然后继续将兴趣包向邻居车辆节点转发；当有数据包返回时，先缓存在本地，然后根据PIT表项中的接口号发送给前一个请求者，再将此PIT表项删除。作为本专利技术进一步的方案：所述用户ID是在搭建VANET网络之时，将进入该网络下的车辆用户在VANET安全认证中心下实名注册账号。作为本专利技术进一步的方案：所述步骤(2)中的数据包上加设有源数据产生时地理位置字段、上一节点地理位置字段和标志字段。作为本专利技术再进一步的方案：所述步骤(2)中进行数据包转发的转发机制如下：当数据流向转发层时，首先判断接收到的数据是否为主动产生的数据，如果不是则按照PIT表项记录进行转发和缓存，否则进一步判断是否为当前车辆产生的数据，当是当前车辆节点产生的数据时就要先把数据缓存在本地缓存中，然后向外广播转发；当不是当前车辆产生的数据时，则认为是被动接收了该数据，此时就要检查其在PIT表中是否有对应项，如果有，则先缓存在本地，然后按照PIT表项中记录的接口集全部转发数据包；如果在PIT表中没有匹配项，则先缓存，然后从数据包中取出源数据产生时地理位置字段，计算当前节点与源数据产生时地理位置的距离值记作disa，如果小于6km再取出上一节点地理位置字段的值，计算当前位置与上一节点地理位置字段的距离记作disb，当disa<6km并且disb>100m时才将此条数据广播转发出去，否则处理结束。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术在VANET网络中不使用中心服务器的基于NDN机制的交通信息发布与检索方法，整个网络车辆自组，每一个车辆节点都充当生产者、消费者和转发者多种角色，车辆可以通过NDN机制进行信息的转发与缓存，并使得车辆司机可以通过其它车辆快速高效查询某一地理位置的相关交通信息，而无需借助传统模式下使用的中心服务器。附图说明图1为本专利技术中数据包转发的流程示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。请参阅图1，一种基于数据命名网络的交通信息发布与检索的方法，具体步骤如下：(1)建议数据命名机制：将名字划分为五个基本层，所述的五个基本层分别为城市区名、路名段位、信息种类、时间段、用户ID；对于数据命名网络来说，一套合理的数据命名机制是其信息高效转发与检索的基础。例如五个基本层为“北京市朝本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于数据命名网络的交通信息发布与检索的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)建议数据命名机制：将名字划分为五个基本层，所述的五个基本层分别为城市区名、路名段位、信息种类、时间段、用户ID；(2)交通信息发布的方法：源车辆节点将产生的数据包向周围转发以后，收到的车辆节点缓存此数据包后继续向外广播转发；(3)交通信息检索机制：当司机要查询某一地理位置的交通信息时，向周围邻居车辆节点发送兴趣包请求数据，其它车辆收到兴趣包后先去查询本地缓存中有无符合的数据，如果有则返回，如果没有则将内容名称和接收兴趣包的接口记录到PIT表项中，以使数据能原路返回，然后继续将兴趣包向邻居车辆节点转发；当有数据包返回时，先缓存在本地，然后根据PIT表项中的接口号发送给前一个请求者，再将此PIT表项删除。

【技术特征摘要】
1.一种基于数据命名网络的交通信息发布与检索的方法，其特征在于，具体步骤如下：(1)建议数据命名机制：将名字划分为五个基本层，所述的五个基本层分别为城市区名、路名段位、信息种类、时间段、用户ID；(2)交通信息发布的方法：源车辆节点将产生的数据包向周围转发以后，收到的车辆节点缓存此数据包后继续向外广播转发；(3)交通信息检索机制：当司机要查询某一地理位置的交通信息时，向周围邻居车辆节点发送兴趣包请求数据，其它车辆收到兴趣包后先去查询本地缓存中有无符合的数据，如果有则返回，如果没有则将内容名称和接收兴趣包的接口记录到PIT表项中，以使数据能原路返回，然后继续将兴趣包向邻居车辆节点转发；当有数据包返回时，先缓存在本地，然后根据PIT表项中的接口号发送给前一个请求者，再将此PIT表项删除。2.根据权利要求1所述的基于数据命名网络的交通信息发布与检索的方法，其特征在于，所述用户ID是在搭建VANET网络之时，将进入该网络下的车辆用户在VANET安全认证中心下实名注册账号。3.根据权利要求1所述的基于数据命名网络的交通信息发布与检索的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：张丽，孙增旺，潘庆超，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11