专利名称：一种车载网接入IPv6网络的方法
技术领域：
本发明涉及一种网络接入方法，尤其涉及的是一种车载网接入IPv6网络的方法。
背景技术：
车载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。随着车载网技术的不断发展以及各种新应用的不断涌现，迫切需要车载网能够接入互联网以满足用户急剧增长的应用需求。车载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，车载网接入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载网通过接入基于IPv6的互联网获取网络服务的模式并定义了相应的协议栈，但是由于车载网的体系结构与IPv6网络不通，现有的接入方法具有下列局限性:I)车载网的地址配置不支持地址重复检测。2)车载网不支持多跳通信。3)车辆节点在移动切换过程中需要配置转交地址，由于车辆节点高速行驶，因此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。因此需要提出一种车载网接入IPv6网络的方法，从而降低数据丢失率，提高服务质量。
发明内容
发明目的:本发明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:本发明公开了一种车载网接入IPv6网络的方法，所述车载网包括接入路由器，接入节点和车辆节点三种节点；接入路由器连接IPv6网络的路由骨干网，一个接入节点同时与两个接入路由器相连，接入节点的传输半径大于车辆节点的传输半径；与一个接入路由器相连的所有接入节点围成的封闭区域设置为车域；一个接入节点同时属于两个车域；车辆节点具有路由转发功能，保存到达所在车域距离最近的接入节点的路由信息，并通过该接入节点实现与IPv6网络的通信；使用家乡地址唯一标识移动过程中的车辆节点；车辆节点在移动过程中由家乡地址唯一标识，无需配置转交地址；车载网节点的IPv6地址由三部分组成，第一部分为车域ID，它是全局路由前缀，唯一标识一个车域，一个车域中所有接入节点以及车辆节点在该车域获取的IPv6地址的车域ID都相同，车域ID值等于同一车域的接入路由器的车域ID ;第二部分为接入节点ID，接入节点ID唯一标识一个接入节点，从同一个接入节点获取的IPv6地址的车辆节点的接入节点ID都相同，其值等于该接入节点的接入节点ID ;第三部分为车辆节点ID，唯一标识一个车辆节点；
接入路由器和接入节点的IPv6地址预先设置，接入路由器的接入节点ID和车辆节点ID为0，接入节点的车辆节点ID为O ;接入节点和车辆节点定期广播消息。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。本发明克服的上述局限性，车辆节点在移动过程中无需配置转交地址，因此大幅度降低了丢包率，提高了服务质量。此外，基于车域的车载网有效降低了移动切换频率和延迟，从而提高了服务质量。本发明所述方法中，车辆节点X启动之后，如果接入节点APl在车辆节点X的一跳范围内，则车辆节点X从接入节点APl获取IPv6家乡地址，具体流程如下:步骤101:开始；步骤102:车辆节点X向接入节点APl发送地址请求消息；步骤103:接入节点APl检测所属车域的未分配地址空间，从未分配地址空间最大的车域ID中选择一段地址空间[L，U]封装到地址响应消息中，发送给车辆节点X ；步骤104:车辆节点X收到地址响应消息后，将地址下限L作为车辆节点ID，与接入节点APl在相应车域的IPv6地址的车域ID以及接入节点ID相结合，获得具有全球唯一性的IPv6地址及可分配地址空间[L+1，U]，同时向接入节点APl返回地址确认消息；步骤105:接入节点APl收到地址确认消息后，将地址空间[L，U]标记为已分配状态；步骤106:结束。上述过程中，车辆节点通过邻居接入节点获取具有唯一性的IPv6地址，无需地址重复检测，因此提高了地址配置效率，实现了分布式地址配置。本发明所述方法中，车辆节点X启动之后，如果车辆节点X的一跳范围内没有接入节点，则车辆节点X从一跳范围内的邻居车辆节点中选择可分配地址空间最大的车辆节点Y获取IPv6家乡地址，如果车辆节点Y的可分配地址空间为[L+1，U]且L+1〈U，车辆节点X从车辆节点Y获取IPv6地址的具体流程如下:步骤201:开始；步骤202:车辆节点X向邻居车辆节点Y发送地址请求消息；步骤203:车辆节点Y将自己的一半地址空间
权利要求
1.一种车载网接入IPv6网络的方法，其特征在于，所述车载网包括接入路由器，接入节点和车辆节点三种节点；接入路由器连接IPv6网络的路由骨干网，一个接入节点同时与两个接入路由器相连，接入节点的传输半径大于车辆节点的传输半径；与一个接入路由器相连的所有接入节点围成的封闭区域设置为车域；一个接入节点同时属于两个车域；车辆节点具有路由转发功能，保存到达所在车域距离最近的接入节点的路由信息，并通过该接入节点实现与IPv6网络的通信； 使用家乡地址唯一标识移动过程中的车辆节点； 车载网节点的IPv6地址由三部分组成，第一部分为车域ID，它是全局路由前缀，唯一标识一个车域，一个车域中所有接入节点以及车辆节点在该车域获取的IPv6地址的车域ID都相同，车域ID值等于同一车域的接入路由器的车域ID ;第二部分为接入节点ID，接入节点ID唯一标识一个接入节点，从同一个接入节点获取的IPv6地址的车辆节点的接入节点ID都相同，其值等于该接入节点的接入节点ID ;第三部分为车辆节点ID，唯一标识一个车辆节点； 接入路由器和接入节点的IPv6地址预先设置，接入路由器的接入节点ID和车辆节点ID为O，接入节点的车辆节点ID为O ; 接入节点和车辆节点定期广播消息。
2.根据权利要求1所述的车载网接入IPv6网络的方法，其特征在于，车辆节点X启动之后，如果接入节点APl在车辆节点X的一跳范围内，则车辆节点X从接入节点APl获取IPv6家乡地址，具体流程如下: 步骤101:开始； 步骤102:车辆节点X向接入节点APl发送地址请求消息； 步骤103:接入节点APl检测所属车域的未分配地址空间，从未分配地址空间最大的车域ID中选择一段地址空间[L，U]封装到地址响应消息中，发送给车辆节点X ； 步骤104:车辆节点X收到地址响应消息后，将地址下限L作为车辆节点ID，与接入节点APl在相应车域的IPv6地址的车域ID以及接入节点ID相结合，获得具有全球唯一性的IPv6地址及可分配地址空间[L+1，U]，同时向接入节点APl返回地址确认消息； 步骤105:接入节点APl收到地址确认消息后，将地址空间[L，U]标记为已分配状态； 步骤106:结束。
3.根据权利要求2所述的车载网接入IPv6网络的方法，其特征在于，车辆节点X启动之后，如果车辆节点X的一跳范围内没有接入节点，则车辆节点X从一跳范围内的邻居车辆节点中选择可分配地址空间最大的车辆节点Y获取IPv6家乡地址，如果车辆节点Y的可分配地址空间为[L+1，U]且L+1〈U，车辆节点X从车辆节点Y获取IPv6地址的具体流程如下: 步骤201:开始； 步骤202:车辆节点X向邻居车辆节点Y发送地址请求消息； 步骤203:车辆节点Y将自己的一半地址空间[[L+l+U /2];U]封装到地址响应消息中并发送给车辆节点X，车辆节点Y同时将自己的地址空间更新为[L+1, [L+l+U /2]-1];步骤204:车辆节点X收到地址响应消息后，将
4.根据权利要求3所述的车载网接入IPv6网络的方法，其特征在于，车辆节点获取IPv6地址后，广播的消息负载包括最近接入节点的IPv6地址以及距离最近接入节点的跳数，车辆节点建立到达最近接入节点的路由路径如下所示: 步骤301:开始； 步骤302:车辆节点判断一跳范围内是否有接入节点，如果有，则进行步骤303，否则进行步骤304 ； 步骤303:车辆节点将接 入节点作为最近接入节点，并将距离最近接入节点的跳数设置为I，进行步骤310 ； 步骤304:车辆节点接收并查看邻居车辆节点广播的消息； 步骤305:车辆节点判断是否只有一个邻居车辆节点距离最近接入节点的跳数最小，如果是，进行步骤306，否则进行步骤307 ； 步骤306:车辆节点将距离最小的邻居车辆节点作为父节点，进行步骤308 ； 步骤307:从多个具有最小距离的邻居车辆节点中选择具有最大链路时间的邻居车辆节点作为父节点； 步骤308:车辆节点将父节点的最近接入节点设置为自己的最近接入节点，同时记录距离最近接入节点的跳数，即父节点的距离值加I ; 步骤309:重复步骤304至步骤308，直到车域内所有车辆节点都获得最近接入节点以及距离最近接入节点的跳数； 步骤310:结束； 步骤307中，链路时间采用以下公式计算:
5.根据权利要求4所述的车载网接入IPv6网络的方法，其特征在于，车辆节点获取最近接入节点后，向所在车域的接入路由器发送建立关联消息，接入路由器收到建立关联消息后，记录车辆节点与最近接入节点的关联关系；车辆节点X与IPv6节点的通信过程描述如下:步骤401:开始； 步骤402:车辆节点X将数据包发送到父节点； 步骤403:父节点收到数据包后，将数据包发送到自己的父节点； 步骤404:重复步骤403，直到数据包最终到达最近接入节点； 步骤405:最近接入节点将数据包发送到所在车域的接入路由器，接入路由器将数据包路由到目的IPv6节点； 步骤406:目的IPv6节点返回的数据包首先到达车辆节点X所在车域的接入路由器，接入路由器根据建立的关联关系将数据发送到车辆节点X最近的接入节点，接入节点向邻居节点转发数据包； 步骤407:接收到数据包的邻居车辆节点判断自己是否为车辆节点X，如果是，则进行步骤413，否则进行步骤408 ； 步骤408:接收到数据包的邻居车辆节点判断距离最近接入节点的跳数是否小于等于转发数据包的车辆节点距离最近接入节点的跳数，如果是，进行步骤410，否则进行步骤409 ； 步骤409:接收到数据包的邻居车辆节点判断其邻居车辆节点中是否包含车辆节点X且距离最近接入节点的跳数大于等于车辆节点X距离最近接入节点的跳数，如果是，进行步骤410，否则进行步骤411 ； 步骤410:接收到数据包的邻居车辆节点丢弃数据包，进行步骤413 ； 步骤411:接收到数据包的邻居车辆节点继续转发数据包； 步骤412:返回步骤408，直到最终数据包到达车辆节点X ； 步骤413:结束。
6.根据权利要求4所述的车载网接入IPv6网络的方法，其特征在于，如果车辆节点X与车辆节点Y在一个车域内，车辆节点Y是车辆节点X的邻居节点，且车辆节点Y的最近接入节点与车辆节点X的最近接入节点不同，车辆节点X到达最近接入节点的跳数为dl，车辆节点Y到达最近接入节点的跳数为d2，如果dl大于d2+2，那么车辆节点X执行下述操作: 步骤501:开始； 步骤502:车辆节点X向所在车域的接入路由器发送更新消息，消息负载为车辆节点Y最近接入节点的IPv6地址； 步骤503:更新消息到达接入路由器后，接入路由器更新车辆节点X关联的接入节点，然后向车辆节点X返回更新确认消息； 步骤504:车辆节点X收到更新确认消息后，将车辆节点Y作为父节点，将车辆节点Y的最近接入节点作为自己的最近接入节点并保存距离最近接入节点的跳数； 步骤505:结束。
7.根据权利要求4所述的车载网接入IPv6网络的方法，其特征在于，如果车辆节点X和车辆节点Y在同一车域VDl中，车辆节点Y是车辆节点X的父节点，车辆节点Y的父节点为接入节点APl，接入节点APl属于车域VDl和车域VD2，车域VDl的接入路由器是ARl，车域VD2的接入路由器是AR2，车辆节点X从家乡接入路由器HAR所在的车域获取家乡IPv6地址，如果车辆节点X进入接入节点APl的通信范围，它则进行下述操作: 步骤601:开始；步骤602:车辆节点X向接入节点APl发送更新消息，消息的目的地址为接入节点APl在车域VDl的IPv6地址； 步骤603:更新消息通过车辆节点Y的转发到达接入节点API,接入节点APl通过消息的目的地址判定车辆节点X和车辆节点Y在车域VDl内，接入节点APl分别向家乡接入路由器HAR和接入路由器AR2发送更新消息，消息负载为车辆节点X的IPv6地址和接入路由器AR2的IPv6地址； 步骤604:家乡接入路由器HAR收到更新消息后，将与车辆节点X关联的接入路由器更新为接入路由器AR2，然后向接入节点APl返回更新确认消息；接入路由器AR2收到更新消息后，建立车辆节点X与接入节点APl的关联关系，然后向接入节点APl返回更新确认消息； 步骤605:接入节点APl收到来自家乡接入路由器HAR和接入路由器AR2的更新确认消息后，判断它是否在车辆节点X的一跳范围内，如果是，进行步骤606，否则进行步骤607 ；步骤606:接入节点APl 向车辆节点X发送更新确认消息，消息负载为接入节点AP2所在车域VD2的IPv6地址，进行步骤608 ； 步骤607:接入节点APl保存所有目的地址为车辆节点X的数据包，当接入节点APl检测到自己在车辆节点X的一跳范围内后，向车辆节点X发送更新确认消息同时将保存的所有目的地址为车辆节点X的数据包转发给车辆节点X ； 步骤608:车辆节点X收到更新确认消息后，更新最近接入节点的IPv6地址及距离最近接入节点的跳数； 步骤609:结束。
全文摘要
本发明公开了一种车载网接入IPv6网络的方法，所述车载网包括接入路由器，接入节点和车辆节点三种节点；接入路由器连接IPv6网络的路由骨干网，一个接入节点同时与两个接入路由器相连，接入节点的传输半径大于车辆节点的传输半径；与一个接入路由器相连的所有接入节点围成的封闭区域设置为车域；一个接入节点同时属于两个车域；车辆节点具有路由转发功能，保存到达所在车域距离最近的接入节点的路由信息，并通过该接入节点实现与IPv6网络的通信。
文档编号H04W48/16GK103167484SQ20131011762
公开日2013年6月19日 申请日期2013年4月7日 优先权日2013年4月7日
发明者王晓喃 申请人:常熟理工学院