专利名称：基于IPv6的车载网络通信系统的实现方法
技术领域：
本发明涉及一种通信系统的实现方法，尤其涉及的是一种基于IPv6的车载网络通信系统的实现方法。
背景技术：
随着车载网(Vehicular Ad Hoc Network，简称VANET)的广泛应用及下一代互联网络的发展，VANET与下一代互联网实现全IP通信互联已成为未来发展的必然趋势。随着用户对移动业务需求的不断增长，下一代全IP无线传感器网络只有提供良好地移动性支持，才能使其获得更大地应用空间。目前，现有的IPv6通信技术应用到VANET 中存在一些问题，主要原因为如下
1)ΙΡν6移动协议中，移动传感器节点需要发送和接收大量的控制信息来确保移动过程中的通信畅通，减少数据包的丢失，而传输控制信息会消耗大量的能量，这会大幅度缩减传感器节点的寿命；
2)IPv6移动协议的移动转交时间较长，导致VANET丢包现象严重，从而降低网络服务
质量；
3)IPv6移动协议的移动转交频率较大，VANET节点需要耗费大量时间和资源实现转交功能，从而导致VANET服务质量下降。因此针对基于IPv6的车载网络需要建立一种低开销的通信方法。
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，提供一种基于 IPv6的车载网络通信系统的实现方法。技术方案本发明公开了一种基于IPv6的车载网络通信系统的实现方法，所述车载网络中设置两类节点接入节点及路面移动节点；所述车载网络由多个域构成，所述域为多条道路和多个接入节点组成的封闭区域，其中，接入节点位于封闭区域的边界处；一个接入节点至多隶属于两个域；接入节点与IPv6互联网相连，路面移动节点通过与其所在域的接入节点接入到IPv6互联网，域内的接入节点之间以及路面移动节点之间通过Ad Hoc 路由协议进行通信；
所述车载网络中的节点的IPv6地址由三部分组成，第一部分是全局路由前缀，一个全局路由前缀唯一标识一个域，一个域中所有接入节点的IPv6地址以及所有路面移动节点的转交IPv6地址的全局路由前缀都相同；第二部分为接入节点ID，接入节点ID唯一标识一个域内的一个接入节点，一个接入节点分配的所有IPv6地址的接入节点ID都相同，其值等于该接入节点的IPv6地址的接入节点ID ；第三部分为路面移动节点ID，它唯一标识一个路面移动节点；接入节点的IPv6地址预先设置，其路面移动节点ID为0。当路面移动节点加入车载网络时，它从经过的第一个接入节点获取家乡IPv6地址，该接入节点为路面移动节点的家乡代理，路面移动节点获取家乡IPv6地址所在的域为CN 102263831 A
说明书
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其家乡域；当路面移动节点脱离家乡域进入到其它域时，它从经过的其他域中的第一个接入节点获取转交IPv6地址。路面移动节点在家乡域时，其转交IPv6地址与家乡IPv6地址相同。本发明所述方法中，路面移动节点在跨越不同域时需要进行移动切换，即路面移动节点通过一个接入节点时，它需要在接入节点隶属的两个域之间进行切换，其切换过程为
步骤301 开始;
步骤302 路面移动节点进入接入节点的通信范围后，首先向接入节点发送获取转交 IPv6地址的请求消息；
步骤303 接入节点收到请求消息后，采用有状态地址分配方式为路面移动节点分配一个IPv6地址，并通过响应消息返回给路面移动节点；
步骤304 路面移动节点收到响应消息后，此时它同时保存原来的转交IPv6地址以及接入节点为其分配的转交IPv6地址，同时向正在通信的节点以及它的家乡代理发送绑定消息；
步骤305 与路面移动节点正在通信的节点以及家乡代理收到绑定消息后，进行相应的更新绑定操作，然后向分别向路面移动节点返回绑定响应消息，同时与路面移动节点正在通信的节点将后续数据包的目的地址修改为路面移动节点新的转交IPv6地址；
步骤306:路面移动节点在等待绑定响应消息期间，同时接收目的地址为其原转交 IPv6地址以及新分配的转交IPv6地址的数据包；
步骤307 路面移动节点收到绑定响应消息后，向获取原来转交IPv6地址的接入节点发送释放转交IPv6地址的消息，并将新分配的转交IPv6地址作为当前转交IPv6地址； 步骤308 结束。本发明所述方法中，在路面移动节点的移动切换过程中，与其正在通信的节点CN 与路面移动节点的数据通信过程为
步骤501 开始；
步骤502 判断与路面移动节点通信的节点CN是否有后续数据包发送，如果是，进行步骤503，否则进行步骤510 ；
步骤503 节点CN是否收到路面移动节点发送的绑定消息，如果是，进行步骤504，否则进行步骤505 ；
步骤504 节点CN更新路面移动节点的转交IPv6地址的绑定关系，进行步骤505 ； 步骤505 节点CN根据与路面移动节点的转交IPv6地址绑定关系，向路面移动节点发送的数据包的目的地址为其当前转交IPv6地址；
步骤506 数据包经过IPv6互联网路由，最后到达隶属于路面移动节点所在域的一个接入节点；
步骤507 接入节点收到数据包后，查看是否有到达目的路面移动节点的路由路径，如果是，进行步骤509，否则进行步骤508 ；
步骤508 接入节点采用AODV路由协议建立到达目的路面移动节点的路由路径； 步骤509 接入节点通过已建立的路由路径将数据包路由到目的路面移动节点； 步骤510:过程结束。
本发明所述方法中，路面移动节点与一个接入节点进行链路切换之后，开始移动切换过程，所述移动切换过程包含获取转交IPv6地址以及转交IPv6地址绑定两个子过程。本发明所述方法中，在路面移动节点移动切换期间同时接收目的地址为这两个地址的数据包，拥有两个转交IPv6地址，即原来所在域的转交IPv6地址以及进入的新域的转交IPv6地址。本发明所述方法中，路面移动节点与IPv6互联网中的服务器的通信流程为 步骤601:开始；
步骤602 路面移动节点判断是否有到达本域接入节点的路由路径，如果是，进行步骤 604，否则进行步骤603 ；
步骤603 路面移动节点采用AODV路由协议建立到达接入节点的路由路径，其中，路面移动节点从该接入节点获取当前转交IPv6地址；
步骤604 路面移动节点将服务请求数据包首先发送到接入节点；
步骤605:接入节点收到服务请求数据书包后，将服务请求数据包发送到IPv6互联
网；
步骤606 服务请求数据包在IPv6互联网中路由，最终到达服务器； 步骤607 服务器将响应数据返回给路面移动节点； 步骤608 过程结束。本发明所述方法中，当路面移动节点经过接入节点时，它从接入节点获取新的转交IPv6地址；一个接入节点分配的所有IPv6地址的接入节点ID都相同，它采用有状态分配方式保存已分配的路面移动节点ID状态，为路面移动节点分配一个未分配的路面移动节点ID，确保路面移动节点的新的转交IPv6地址具有全球唯一性。有益效果本发明提供了一种基于IPv6的车载网络通信系统的实现方法，所述实现方法在行驶同样距离的情况中，路面移动节点的移动切换次数大幅度降低，此外路面移动节点的移动切换时间并不包括链路的移动切换延迟，缩短移动切换总延迟。此外，路面移动节点在移动切换过程中同时接收来自原来域以及新域的数据包，保证了与通信节点的通信连续性，降低了数据包丢失率。最后，本发明提出了路面移动节点的IPv6地址结构，路面移动节点通过其经过的一跳范围内的接入节点获取转交地址，无需进行重复地址检测即可确保转交地址的全球唯一性，因此降低了移动切换代价，缩短了移动切换延迟。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明做更进一步的具体说明，本发明的上述和 /或其他方面的优点将会变得更加清楚。图1为本发明所述的域、接入节点及路面移动节点的结构示意图。图2为本发明所述的接入节点及路面移动节点的IPv6地址结构示意图。图3为本发明所述的路面移动节点移动切换流程示意图。图4为本发明所述的路面移动节点在移动切换过程中的数据通信流程示意图。图5为本发明所述的路面移动节点与IPv6互联网中的服务器的通信流程示意图。
具体实施例方式
本发明提供了一种基于IPv6的车载网络通信系统的实现方法，在所述方法中，车子网络中的路面移动节点通过本发明所提供的通信实现方法，可保持移动过程中通信的连续性。图1为本发明所述的域、接入节点及路面移动节点的结构示意图。所述车载网络中设置两类节点接入节点2及路面移动节点1 ；所述车载网络由多个域3 (图中虚线框中的部分)构成，所述域为多条道路4和多个接入节点2组成的封闭区域，其中，接入节点2位于封闭区域的边界处；一个接入节点2至多隶属于两个域3 ；接入节点2与IPv6互联网相连，路面移动节点1通过与其所在域的接入节点接入到IPv6互联网，域内的接入节点或路面移动节点之间通过Ad Hoc路由协议进行通信。图2为本发明所述的接入节点及路面移动节点的IPv6地址结构示意图。接入节点及路面移动节点的IPv6地址由三部分组成，第一部分是全局路由前缀，长度为64比特， 一个全局路由前缀唯一标识一个域，一个域中所有接入节点的IPv6地址以及所有路面移动节点的转交IPv6地址的全局路由前缀都相同；第二部分为接入节点ID，长度为i比特， 接入节点ID唯一标识一个域内的一个接入节点，一个接入节点分配的所有IPv6地址的接入节点ID都相同，其值等于该接入节点的IPv6地址的接入节点ID ；第三部分为路面移动节点ID，长度为(64-i)比特，它唯一标识一个路面移动节点；接入节点的IPv6地址预先设置，其路面移动节点ID为0。i值根据车载网的规模来设置。图3为本发明所述的路面移动节点移动切换流程示意图。路面移动节点在跨越不同域时需要进行移动切换，即路面移动节点通过一个接入节点时，它需要在接入节点隶属的两个域之间进行切换，其切换过程为
步骤301:开始；
步骤302 路面移动节点进入接入节点的通信范围后，首先向接入节点发送获取转交 IPv6地址的请求消息；
步骤303 接入节点收到请求消息后，采用有状态地址分配方式为路面移动节点分配一个IPv6地址，并通过响应消息返回给路面移动节点；
步骤304 路面移动节点收到响应消息后，此时它同时保存原来的转交IPv6地址以及接入节点为其分配的转交IPv6地址，同时向正在通信的节点以及它的家乡代理发送绑定消息；
步骤305 与路面移动节点正在通信的节点以及家乡代理收到绑定消息后，进行相应的更新绑定操作，然后向分别向路面移动节点返回绑定响应消息，同时与路面移动节点正在通信的节点将后续数据包的目的地址修改为路面移动节点新的转交IPv6地址；
步骤306:路面移动节点在等待绑定响应消息期间，同时接收目的地址为其原转交 IPv6地址以及新分配的转交IPv6地址的数据包；
步骤307 路面移动节点收到绑定响应消息后，向获取原来转交IPv6地址的接入节点发送释放转交IPv6地址的消息，并将新分配的转交IPv6地址作为当前转交IPv6地址； 步骤308 结束。图4为本发明所述的路面移动节点在移动切换过程中的数据通信流程示意图。在路面移动节点的移动切换过程中，与其正在通信的节点CN与路面移动节点的数据通信过程为
步骤501 开始；步骤502 判断与路面移动节点通信的节点CN是否有后续数据包发送，如果是，进行步骤503，否则进行步骤510;
步骤503 节点CN是否收到路面移动节点发送的绑定消息，如果是，进行步骤504，否则进行步骤505 ；
步骤504 节点CN更新路面移动节点的转交IPv6地址的绑定关系，进行步骤505 ； 步骤505 节点CN根据与路面移动节点的转交IPv6地址绑定关系，向路面移动节点发送的数据包的目的地址为其当前转交IPv6地址；
步骤506 数据包经过IPv6互联网路由，最后到达隶属于路面移动节点所在域的一个接入节点；
步骤507 接入节点收到数据包后，查看是否有到达目的路面移动节点的路由路径，如果是，进行步骤509，否则进行步骤508 ；
步骤508 接入节点采用AODV路由协议建立到达目的路面移动节点的路由路径； 步骤509 接入节点通过已建立的路由路径将数据包路由到目的路面移动节点； 步骤510:过程结束。图5为本发明所述的路面移动节点与IPv6互联网中的服务器的通信流程示意图。 路面移动节点与IPv6互联中的服务器的通信流程为
步骤601:开始；
步骤602 路面移动节点判断是否有到达本域接入节点的路由路径，如果是，进行步骤 604，否则进行步骤603 ；
步骤603 路面移动节点采用AODV路由协议建立到达接入节点的路由路径，其中，路面移动节点从该接入节点获取当前转交IPv6地址；
步骤604 路面移动节点将服务请求数据包首先发送到接入节点；
步骤605:接入节点收到服务请求数据书包后，将服务请求数据包发送到IPv6互联
网；
步骤606 服务请求数据包在IPv6互联网中路由，最终到达服务器； 步骤607 服务器将响应数据返回给路面移动节点； 步骤608 过程结束。综上所述，本发明提供了基于IPv6的车载网络通信系统的实现方法，此项技术可以应用于车辆监测以及车辆获取网络服务等领域，例如，当车辆在道路行驶时，它通过车载网可以获取道路交通信息，从而选择空闲的道路行驶，避免拥塞，此外，车辆在行驶过程中可以持续访问网络服务，例如新闻信息，视频信息等，因此，本技术具有很高的推广价值。本发明提供了基于IPv6的车载网络通信系统的实现方法的思路，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。本实施例中未明确的各组成部份均可用现有技术加以实现。
权利要求
1.一种基于IPv6的车载网络通信系统的实现方法，其特征在于，所述车载网络中设置两类节点接入节点及路面移动节点；所述车载网络由多个域构成，所述域为多条道路和多个接入节点组成的封闭区域，其中，接入节点位于封闭区域的边界处；一个接入节点至多隶属于两个域；接入节点与IPv6互联网相连，路面移动节点通过与其所在域的接入节点接入到IPv6互联网；域内的接入节点之间以及路面移动节点之间通过Ad Hoc路由协议进行通信；所述车载网络中的节点的IPv6地址由三部分组成，第一部分是全局路由前缀，一个全局路由前缀唯一标识一个域，一个域中所有接入节点的IPv6地址以及所有路面移动节点的转交IPv6地址的全局路由前缀都相同；第二部分为接入节点ID，接入节点ID唯一标识一个域内的一个接入节点，一个接入节点分配的所有IPv6地址的接入节点ID都相同，其值等于该接入节点的IPv6地址的接入节点ID ；第三部分为路面移动节点ID，它唯一标识一个路面移动节点；接入节点的IPv6地址预先设置，其路面移动节点ID为0 ；当路面移动节点加入车载网络时，它从经过的第一个接入节点获取家乡IPv6地址，该接入节点为该路面移动节点的家乡代理，路面移动节点获取家乡IPv6地址所在的域为其家乡域；当路面移动节点脱离家乡域进入到其它域时，它从经过的其他域中的第一个接入节点获取转交IPv6地址；路面移动节点在家乡域时，其转交IPv6地址与家乡IPv6地址相同。
2.根据权利要求1所述的基于IPv6的车载网络通信系统的实现方法，其特征在于，路面移动节点在跨越不同域时进行移动切换，即路面移动节点通过一个接入节点时在接入节点隶属的两个域之间进行切换，其切换过程为步骤301 开始；步骤302 路面移动节点进入接入节点的通信范围后，首先向接入节点发送获取转交 IPv6地址的请求消息；步骤303 接入节点收到请求消息后，采用有状态地址分配方式为路面移动节点分配一个IPv6地址，并通过响应消息返回给路面移动节点；步骤304 路面移动节点收到响应消息后，此时它同时保存原来的转交IPv6地址以及接入节点为其分配的转交IPv6地址，同时向正在通信的节点以及它的家乡代理发送绑定消息；步骤305 与路面移动节点正在通信的节点以及家乡代理收到绑定消息后，进行相应的更新绑定操作，然后向分别向路面移动节点返回绑定响应消息，同时与路面移动节点正在通信的节点将后续数据包的目的地址修改为路面移动节点新的转交IPv6地址；步骤306 路面移动节点在等待绑定响应消息期间，同时接收目的地址为其原转交 IPv6地址以及新分配的转交IPv6地址的数据包；步骤307 路面移动节点收到绑定响应消息后，向获取原来转交IPv6地址的接入节点发送释放转交IPv6地址的消息，并将新分配的转交IPv6地址作为当前转交IPv6地址； 步骤308 结束。
3.根据权利要求1所述的基于IPv6的车载网络通信系统的实现方法，其特征在于，在路面移动节点的移动切换过程中，与其正在通信的节点CN与路面移动节点的数据通信过程为步骤501:开始；步骤502 判断与路面移动节点通信的节点CN是否有后续数据包发送，如果是，进行步骤503，否则进行步骤510;步骤503 节点CN是否收到路面移动节点发送的绑定消息，如果是，进行步骤504，否则进行步骤505 ；步骤504 节点CN更新路面移动节点的转交IPv6地址的绑定关系，进行步骤505 ； 步骤505 节点CN根据与路面移动节点的转交IPv6地址绑定关系，向路面移动节点发送的数据包的目的地址为其当前转交IPv6地址；步骤506 数据包经过IPv6互联网路由，最后到达隶属于路面移动节点所在域的一个接入节点；步骤507 接入节点收到数据包后，查看是否有到达目的路面移动节点的路由路径，如果是，进行步骤509，否则进行步骤508 ；步骤508 接入节点采用AODV路由协议建立到达目的路面移动节点的路由路径； 步骤509 接入节点通过已建立的路由路径将数据包路由到目的路面移动节点； 步骤510:过程结束。
4.根据权利要求2所述的基于IPv6的车载网络通信系统的实现方法，其特征在于，路面移动节点与一个接入节点进行链路切换之后，开始移动切换过程，所述移动切换过程包含获取转交IPv6地址以及转交IPv6地址绑定两个子过程。
5.根据权利要求3所述的基于IPv6的车载网络通信系统的实现方法，其特征在于，在路面移动节点移动切换期间同时接收目的地址为这两个地址的数据包，拥有两个转交IPv6 地址，即原来所在域的转交IPv6地址以及进入的新域的转交IPv6地址。
6.根据权利要求3所述的基于IPv6的车载网络通信系统的实现方法，其特征在于，路面移动节点与IPv6互联网中的服务器的通信流程为步骤601 开始；步骤602 路面移动节点判断是否有到达本域接入节点的路由路径，如果是，进行步骤 604，否则进行步骤603 ；步骤603 路面移动节点采用AODV路由协议建立到达接入节点的路由路径，其中，路面移动节点从该接入节点获取当前转交IPv6地址；步骤604 路面移动节点将服务请求数据包首先发送到接入节点；步骤605:接入节点收到服务请求数据书包后，将服务请求数据包发送到IPv6互联网；步骤606 服务请求数据包在IPv6互联网中路由，最终到达服务器； 步骤607 服务器将响应数据返回给路面移动节点； 步骤608 过程结束。
7.根据权利要求3所述的基于IPv6的车载网络通信系统的实现方法，其特征在于，当路面移动节点经过接入节点时，它从接入节点获取新的转交IPv6地址；一个接入节点分配的所有IPv6地址的接入节点ID都相同，它采用有状态分配方式保存已分配的路面移动节点ID状态，为路面移动节点分配一个未分配的路面移动节点ID，使路面移动节点的新的转交IPv6地址具有全球唯一性。
全文摘要
本发明公开了一种基于IPv6的车载网络通信系统的实现方法，所述车载网络中设置两类节点接入节点及路面移动节点；所述车载网络由多个域构成，所述域为多条道路和多个接入节点组成的封闭区域，其中，接入节点位于封闭区域的边界处；一个接入节点至多隶属于两个域；接入节点与IPv6互联网相连，路面移动节点通过与其所在域的接入节点接入到IPv6互联网，域内的接入节点或路面移动节点之间通过AdHoc路由协议进行通信。本发明可以应用于车辆监测以及车辆获取网络服务等领域，例如，当车辆在道路行驶时，它通过车载网可以获取道路交通信息，从而选择空闲的道路行驶，避免拥塞，此外，车辆在行驶过程中可以持续访问网络服务。
文档编号H04L29/12GK102263831SQ201110261579
公开日2011年11月30日 申请日期2011年9月6日 优先权日2011年9月6日
发明者王晓喃 申请人:常熟理工学院