一种车联网中基于NDN和车辆坐标的多潜在转发节点传输方法

本发明涉及无线多跳网络领域，具体涉及节点移动性高的车联网中内容传输的方法，更具体的涉及了利用ndn网络面向内容的思想和基于车辆坐标信息，提出了一种基于ndn和车辆坐标的多潜在转发节点传输方法。

背景技术：

1、随着互联网技术的发展，通过无线方式连入互联网逐渐成为接入互联网的主要方式。车联网能够实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制，是物联网技术在交通系统领域的典型应用；而在车联网中实现高效的内容传输是车联网各项功能的基础。

2、车载娱乐、智能交通等车联网应用中，一般移动车辆是作为网络内容的请求者，需要通过向网络中的其它车辆或者路边基础设施请求内容，而其它车辆与路边基础设施可能是一跳范围内，也可能是需要多跳才能进行传输。

3、然而，目前典型的车联网的实现方式是基于tcp/ip协议，不适用于车联网等移动性高的无线网络。目前的无线网络中使用的协议一般都是直接从基于ip的有线网络移植而来。例如，在内容传输上，一般采用基于ip的单播方式进行内容传输。单播传输需要在源节点和目的节点之间选择一个最佳的节点序列，并通过该序列转发每个包。它不能充分利用无线网络的自然广播特性，并且由于节点的移动性，单播路径可能频繁中断。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中的上述问题，为车联网提出了一种车联网中基于ndn和车辆坐标的多潜在转发节点传输方法。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现：

3、一种车联网中基于ndn和车辆坐标的多潜在转发节点传输方法，所述的内容传输方法包括以下步骤：

4、s1、扩展基于ndn的车联网中的pit表和fib表，在pit表和fib表中分别为转发数据包和兴趣包，记录多个潜在转发节点的坐标信息；

5、s2、内容请求者车辆广播查找内容的兴趣包，网络中的车辆采用受限广播的方式对查找内容的兴趣包进行转发，直到内容提供者收到该兴趣包或者兴趣包超过最大转发跳数，所有转发查找内容的兴趣包的车辆记为转发车辆，且转发过程中在pit表添加该兴趣包的信息；

6、s3、内容提供者收到兴趣包后，返回一个不带载荷的数据包，所有转发车辆都必须转发该数据包，且转发过程中在fib表中添加该数据包的信息；

7、s4、在该不带载荷数据包转发过程中，每个转发车辆的邻居转发车辆从转发的数据包中收集上下游邻居转发车辆的坐标信息，并把上游(靠近内容提供者车辆)邻居转发车辆的坐标信息添加进fib表，把下游(靠近内容请求者车辆)邻居转发车辆的坐标信息添加进pit表；

8、s5、若内容请求者收到多个提供者发送的不带载荷数据包，则在其中选择一个跳数最小的作为内容提供者，并向该内容提供者发送兴趣包，以请求数据包；

9、s6、兴趣包采用以下转发方法，直到内容提供者：作为发送节点的内容请求者或者转发车辆，从自己的fib表中的多个潜在转发节点中，随机选择一个作为主转发节点，把它的坐标信息加入兴趣包后，发送该兴趣包；若收到该兴趣包的转发车辆是主转发节点，则转步骤s6.1，若是从转发节点，则转步骤s6.2，否则该转发车辆取消转发该兴趣包；

10、s6.1、当前转发车辆变为发送车辆，立即转发该兴趣包；

11、s6.2、等待一个随机时间t，若在该随机时间内，该转发车辆监听到有其它离提供者更近或相同距离的节点继续转发了该兴趣包，则停止转发，否则继续转发；

12、s7、内容提供者收到兴趣包后，返回相应的数据包；

13、s8、数据包采用以下转发方法，直到内容请求者：作为发送节点的内容提供者或者转发车辆，从自己的pit表中的多个潜在转发节点中，随机选择一个作为主转发节点，把它的坐标信息加入数据包后，发送该数据包；若收到该数据包的是主转发节点，则转步骤s8.1，若是从转发节点，则转步骤s8.2，否则该转发车辆取消转发该数据包；

14、s8.1、当前转发车辆变为发送车辆，立即转发该数据包；

15、s8.2、等待一个随机时间t，若在该随机时间内，该转发车辆监听到有其它离请求者更近或相同距离的节点继续转发了该数据包，则停止转发，否则继续转发。

16、进一步地，pit表中记录“内容名字”、“请求者标识”、“请求者跳数”和“数据包潜在转发节点列表”，fib表中记录“内容名字”、“提供者标识”、“提供者跳数”和“兴趣包潜在转发节点列表”。

17、进一步地，查找内容的兴趣包中包含“内容名字”、“请求者标识”、“请求者跳数”和“剩余最大转发跳数”等信息，转发车辆在转发该兴趣包时把“内容名字”、“请求者标识”、“请求者跳数”信息添加进pit表，并把该兴趣包中“请求者跳数”加1，“剩余最大转发跳数”减1后，转发该兴趣包。

18、进一步地，不带载荷的数据包中包含“内容名字”、“请求者标识”、“请求者跳数”、“提供者标识”、“提供者跳数”、“转发车辆标识”和“转发车辆坐标”等信息，转发车辆在转发该数据包时把“内容名字”、“提供者标识”、“提供者跳数”信息添加进fib表，并把该数据包中“请求者跳数”减1，“提供者跳数”加1后，转发该数据包。

19、进一步地，转发车辆在转发不带载荷的数据包时，所有邻居转发车辆会通过监听该不带载荷数据包，收集转发车辆的标识和坐标信息，若发送该数据包的转发车辆比收到该数据包的转发车辆更靠近内容提供者，则该邻居车辆把发送数据包的转发车辆坐标信息记入fib表，若发送数据包的转发车辆比收到该数据包的邻居转发车辆更靠近内容请求者，则记入pit表。

20、进一步地，若转发车辆收到的兴趣包或者数据包中指定的主转发节点的坐标，为本车辆在转发无载荷数据包时的坐标，则本车辆为本次转发的主转发节点。

21、进一步地，若转发车辆与收到的兴趣包或者数据包中的主转发节点的几何距离记为d，满足：d≤0.5r，其中r为无线信号的发送距离，则本转发车辆为从转发节点。

22、进一步地，从转发节点收到兴趣包或者数据包后等待的随机时间为：

23、t＝random{1，w}*slottime     (1)

24、其中，w是一个固定的整数(比如100)，random{1，w}表示1到w之间的一个随机整数，slottime是车联网在链路层采用的ieee 802.11p协议的单元退避时长。

25、本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

26、(1)本发明中车联网可以使用广播方式进行内容传输，增加了传输链路的鲁棒性。

27、(2)本发明在车联网中构造动态的多潜在转发节点路径，提高车联网内容传输性能。

技术特征：

1.一种车联网中基于ndn和车辆坐标的多潜在转发节点传输方法，其特征在于，所述的传输方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种车联网中基于ndn和车辆坐标的多潜在转发节点传输方法，其特征在于，pit表中记录“内容名字”、“请求者标识”、“请求者跳数”和“数据包潜在转发节点列表”，fib表中记录“内容名字”、“提供者标识”、“提供者跳数”和“兴趣包潜在转发节点列表”。

3.根据权利要求1所述的一种车联网中基于ndn和车辆坐标的多潜在转发节点传输方法，其特征在于，查找内容的兴趣包中包含“内容名字”、“请求者标识”、“请求者跳数”和“剩余最大转发跳数”等信息，转发车辆在转发该兴趣包时把“内容名字”、“请求者标识”、“请求者跳数”信息添加进pit表，并把该兴趣包中“请求者跳数”加1，“剩余最大转发跳数”减1后，转发该兴趣包。

4.根据权利要求1所述的一种车联网中基于ndn和车辆坐标的多潜在转发节点传输方法，其特征在于，不带载荷的数据包中包含“内容名字”、“请求者标识”、“请求者跳数”、“提供者标识”、“提供者跳数”、“转发车辆标识”和“转发车辆坐标”等信息，转发车辆在转发该数据包时把“内容名字”、“提供者标识”、“提供者跳数”信息添加进fib表，并把该数据包中“请求者跳数”减1，“提供者跳数”加1后，转发该数据包。

5.根据权利要求1所述的一种车联网中基于ndn和车辆坐标的多潜在转发节点传输方法，其特征在于，转发车辆在转发不带载荷的数据包时，所有邻居转发车辆会通过监听该不带载荷数据包，收集转发车辆的标识和坐标信息，若发送该数据包的转发车辆比收到该数据包的转发车辆更靠近内容提供者，则该邻居车辆把发送数据包的转发车辆坐标信息记入fib表，若发送数据包的转发车辆比收到该数据包的邻居转发车辆更靠近内容请求者，则记入pit表。

6.根据权利要求1所述的一种车联网中基于ndn和车辆坐标的多潜在转发节点传输方法，其特征在于，若转发车辆收到的兴趣包或者数据包中指定的主转发节点的坐标，为本车辆在转发无载荷数据包时的坐标，则本车辆为本次转发的主转发节点。

7.根据权利要求1所述的一种车联网中基于ndn和车辆坐标的多潜在转发节点传输方法，其特征在于，若转发车辆与收到的兴趣包或者数据包中的主转发节点的几何距离记为d，满足：d≤0.5r，其中r为无线信号的发送距离，则本转发车辆为从转发节点。

8.根据权利要求1所述的一种车联网中基于ndn和车辆坐标的多潜在转发节点传输方法，其特征在于，从转发节点收到兴趣包或者数据包后等待的随机时间为：

技术总结
本发明公开了一种车联网中基于NDN和车辆坐标的多潜在转发节点传输方法，特别适用于车联网等节点移动性高的网络。该发明针对传统TCP/IP车联网传输路径中只有唯一确定的下一跳转发节点，易造成传输不稳定的问题，提出一种基于NDN面向内容性质以及车辆坐标信息，构造多潜在转发节点进行内容传输的方法。通过扩展基于NDN的车联网中的PIT表和FIB表，在PIT表和FIB表中分别为转发数据包和兴趣包，记录多个潜在转发节点的坐标信息；并根据车辆的坐标信息指定主转发节点和从转发节点，通过监听和设置随机时间，错开或者取消转发，以避免传输冗余和冲突；最终在车联网中构造动态的多潜在转发节点路径，提高车联网内容传输性能。

技术研发人员：邝建
受保护的技术使用者：广东外语外贸大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13