专利摘要

本发明提供了一种下一代城市车联网的通信实现方法，所述车联网包括边界接入路由器、接入路由器、接入节点和车辆节点四种节点；边界接入路由器与下一代互联网的路由骨干网相连，接入路由器与边界路由器相连，接入节点与接入路由器相连；所述车联网包含一条以上道路以及一个以上的道路交叉点；每个道路交叉点由一个虚拟节点标识；位于两个相邻虚拟节点之间的道路称为路段；每个路段上设置一个接入节点，与一个接入路由器相连的所有接入节点覆盖的面积称为一个子网；所述车联网被划分为一个以上的子网；车辆节点沿着道路行驶，具有路由和转发功能。

权利要求

1.一种下一代城市车联网的通信实现方法，其特征在于，所述车联网包括边界接入路由器、接入路由器、接入节点和车辆节点四种节点；边界接入路由器与下一代互联网的路由骨干网相连，接入路由器与边界路由器相连，接入节点与接入路由器相连；所述车联网包含一条以上道路以及一个以上的道路交叉点；每个道路交叉点由一个虚拟节点V(x_V,y_V)标识，其中，(x_V,y_V)为虚拟节点V的地理坐标；位于两个相邻虚拟节点之间的道路称为路段；每个路段上设置一个接入节点，与一个接入路由器相连的所有接入节点覆盖的面积称为一个子网；所述车联网被划分为一个以上的子网；车辆节点沿着道路行驶，具有路由和转发功能；

车联网的节点的全局IPv6地址由四个部分构成；第一部分为i比特的城市ID，它是全局路由前缀，唯一标识一个城市，一个城市车联网内的所有接入路由器和接入节点的城市ID都相同，从该城市车联网内获取的地址的城市ID也相同，其值等于该城市车联网内边界接入路由器的城市ID；第二部分为j比特的子网ID，一个子网内的所有接入节点的子网ID都相同，从该子网获取的地址的子网ID也相同，其值等于该子网内接入路由器的子网ID；第三部分为k比特的路段ID，从一个路段获取的地址的路段ID都相同，其值等于该路段上的接入节点的路段ID；第四部分为(128-i-j-k)比特的车辆ID，唯一标识路段上的一个车辆节点；城市ID、子网ID和路段ID构成网络前缀；

每个边界接入路由器、接入路由器和接入节点的全局IPv6地址预先设置，边界路由器的子网ID和路段ID为0，车辆ID为1；接入路由器的路段ID和车辆ID为0；接入节点的车辆ID为0；车辆节点的车辆ID位于闭区间[2,2^128-i-j-k-1]内；

当一个车辆节点启动后，它向所在路段的接入节点发送车辆ID请求消息；接入节点收到车辆ID请求消息后，选择一个最小未分配的车辆ID，并向车辆节点返回一个车辆ID响应消息，车辆ID响应消息负载为最小未分配的车辆ID，然后接入节点将最小未分配车辆ID的状态修改为已分配；车辆节点收到车辆ID响应消息后，将车辆ID响应消息负载中的车辆ID作为自己的车辆ID，并将该车辆ID与该接入节点的城市ID、子网ID和路段ID相结合构成自己的全局IPv6地址；

车联网的节点的数据地址由两个部分构成，第一部分为网络前缀，由城市ID、子网ID和路段ID构成；第二部分为数据ID集合，一个数据ID标识一种数据内容，数据ID集合为所请求的所有数据内容的数据ID集合。

2.根据权利要求1所述的下一代车联网的通信实现方法，其特征在于，车辆节点进入一个新子网后，预先装载该子网所覆盖区域的数字地图数据以及每个路段的接入节点的地理坐标；边界接入路由器、接入路由器、接入节点和车辆节点各自保存一个数据表，数据表中的每个表项包含四个域：数据ID域，数据值域，网络前缀域和生存时间域；当一个表项的生存时间衰减为0时，则将该表项从数据表中删除。

3.根据权利要求1所述的下一代车联网的通信实现方法，其特征在于，在车辆节点X从路段RS1上行驶，路段RS1上的接入节点为AP1的情况下，如果车辆节点X产生了数据并要发送所述数据，那么车辆节点X进行如下操作：

步骤101：开始；

步骤102：车辆节点X将数据放入自己的数据表中并创建一个数据地址，数据地址的网络前缀等于接入节点AP1的网路前缀，数据ID集合为车辆节点X要发送的数据的数据ID；

步骤103：车辆节点X发送数据分享消息，该数据分享消息的目的地址为创建的数据地址，源地址为车辆节点X的全局IPv6地址，负载为发送的数据，该数据分享消息首先被转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点；

步骤104：接收到数据分享消息的下一跳节点将车辆节点X的数据保存在数据表中，如果下一跳节点为接入节点AP1，则进行步骤106，否则进行步骤105；

步骤105：接收到数据分享消息的下一跳节点将数据分享消息转发到距离接入节点AP1最近的下一跳车辆节点，进行步骤104；

步骤106：接入节点AP1收到数据分享消息后，将车辆节点X的数据保存在数据表中；

步骤107：结束。

4.根据权利要求1所述的下一代车联网的通信实现方法，其特征在于，在车辆节点Y位于路段R1上，路段R1上的接入节点为AP1，路段R1属于子网D1，子网D1的接入路由器为AR1，子网D1所在的城市车联网的边界路由器为BAR1的情况下；

车辆节点Y要获取路段R1上的数据，那么车辆节点Y执行如下步骤：

步骤201：开始；

步骤202：车辆节点Y构建一个数据地址，该数据地址的网络前缀等于接入节点AP1的网络前缀，数据ID集合为车辆节点Y请求获取的数据ID集合；

步骤203：车辆节点Y发送一条数据请求消息，数据请求消息的目的地址为构建的数据地址，源地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，所述数据请求消息被转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点；

步骤204：下一跳节点收到数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点Y请求的数据，如果有，进行步骤206，否则进行步骤205；

步骤205：下一跳节点将接收到的数据请求消息转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点，进行步骤204；

步骤206：下一跳节点向车辆节点Y返回一个数据响应消息，该数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据；

步骤207：收到数据响应消息的节点将数据响应消息中的数据保存在自己数据表中，并转发该数据响应消息，最终，该数据响应消息最终到达车辆节点Y；

步骤208：车辆节点Y收到数据响应消息后，将数据响应消息中的数据保存在数据表中；

步骤209：结束。

5.根据权利要求1所述的下一代车联网的通信实现方法，其特征在于，车辆节点Y要获取路段R2上的数据，路段R2的接入节点为AP2，路段R2属于子网D1，那么车辆节点Y执行如下步骤：

步骤301：开始；

步骤302：车辆节点Y构建一个数据地址，该数据地址的网络前缀等于接入节点AP2的网络前缀，数据ID集合为车辆节点Y请求获取的数据ID集合；

步骤303：车辆节点Y发送一条数据请求消息，数据请求消息的目的地址为构建的数据地址，源地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，所述数据请求消息被转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点；

步骤304：下一跳节点收到数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点Y请求的数据，如果有，进行步骤312，否则进行步骤305；

步骤305：判断下一跳节点是否为接入节点AP1，如果是进行步骤307，否则进行步骤306；

步骤306：下一跳节点将数据请求消息转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点，进行步骤304；

步骤307：接入节点AP1将数据请求消息转发到接入路由器AR1；

步骤308：接入路由器AR1收到该数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点X请求的数据，如果有，则进行步骤311，否则进行步骤309；

步骤309：接入路由器AR1将数据请求消息发送给接入节点AP2；

步骤310：接入节点AP2向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤313；

步骤311：接入路由器AR1向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤313；

步骤312：下一跳节点向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤313；

步骤313：收到数据响应消息的节点将数据响应消息中的数据保存在自己的数据表中，并转发该数据响应消息，最终，该数据响应消息根据目的地址最终到达车辆节点Y；

步骤314：车辆节点Y收到数据响应消息后，将数据响应消息中的数据保存在数据表中；

步骤315：结束。

6.根据权利要求1所述的下一代车联网的通信实现方法，其特征在于，车辆节点Y要获取路段R3上的数据，路段R3的接入节点为AP3，路段R3属于子网D2，子网D2的接入路由器为AR2，那么车辆节点Y执行如下步骤：

步骤401：开始；

步骤402：车辆节点Y构建一个数据地址，该数据地址的网络前缀等于接入节点AP3的网络前缀，数据ID集合为车辆节点Y请求获取的数据ID集合；

步骤403：车辆节点Y发送一条数据请求消息，数据请求消息的目的地址为构建的数据地址，源地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，所述数据请求消息被转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点；

步骤404：下一跳节点收到数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点Y请求的数据，如果有，进行步骤418，否则进行步骤405；

步骤405：下一跳节点是否为接入节点AP1，如果是进行步骤407，否则进行步骤406；

步骤406：下一跳节点将数据请求消息转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点，进行步骤404；

步骤407：接入节点AP1将数据请求消息转发到接入路由器AR1；

步骤408：接入路由器AR1收到该数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点X请求的数据，如果有，则进行步骤417，否则进行步骤409；

步骤409：接入路由器AR1将数据请求消息发送给边界接入路由器BAR1；

步骤410：边界接入路由器BAR1收到该数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点X请求的数据，如果有，则进行步骤416，否则进行步骤411；

步骤411：边界接入路由器BAR1将数据请求消息发送给接入路由器AR2；

步骤412：接入路由器AR2收到该数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点X请求的数据，如果有，则进行步骤415，否则进行步骤413；

步骤413：接入路由器AR2将数据请求消息发送给接入节点AP3；

步骤414：接入节点AP3向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤419；

步骤415：接入路由器AR2向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤419；

步骤416：边界接入路由器BAR1向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤419；

步骤417：接入路由器AR1向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤419；

步骤418：下一跳节点向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤419；

步骤419：中间节点收到数据响应消息后，将数据响应消息中的数据保存在数据表中，并转发该数据响应消息，最终，该数据响应消息根据目的地址最终到达车辆节点Y；

步骤420：车辆节点Y收到数据响应消息后，将数据响应消息中的数据保存在数据表中；

步骤421：结束。

7.根据权利要求6所述的下一代车联网的通信实现方法，其特征在于，如果车辆节点X在路段R1上行驶期间发送数据请求消息后，车辆节点X进入了新的路段R4，那么车辆节点X重新构建数据地址并重新发送数据请求消息。

8.根据权利要求6或7所述的下一代车联网的通信实现方法，其特征在于，如果路段R1和路段R4属于同一个子网D1，子网D1的接入路由器为AR1，那么接入路由器AR1保留车辆节点X上一次请求的数据，并在接入路由器AR1收到车辆节点X重新发送的数据请求消息后，直接向车辆节点X返回数据响应消息。

9.根据权利要求6或7所述的下一代车联网的通信实现方法，其特征在于，如果路段R1属于子网D1和路段R4属于子网D2，子网1的接入路由器为AR1，子网D2的接入路由器为AR2，接入路由器AR1和接入路由器AR2与边界路由器BAR1相连，那么边界路由器BAR1保留车辆节点X上一次请求的数据，并在边界接入路由器BAR1收到车辆节点X重新发送的数据请求消息后，直接向车辆节点X返回数据响应消息。

10.根据权利要求6或7所述的下一代车联网的通信实现方法，其特征在于，如果车辆节点X在发送数据请求消息后进入了新的路段R3，那么车辆节点X刚进入一个路段R3后则重新发送数据请求消息；在车辆节点X上一次发送数据请求消息时，边界接入路由器BAR1保留了车辆节点X请求的数据，边界接入路由器BAR1收到车辆节点X重新发送的数据请求消息后，直接向车辆节点X返回数据响应消息，即车辆节点X在路段R3的行驶过程中能够确保接收到数据响应消息。

说明书

技术领域

本发明涉及一种通信实现方法，尤其涉及的是一种下一代城市车联网的通信实现方法。

背景技术

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。

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，提供一种下一代城市车联网的通信实现方法。

技术方案：本发明公开了一种下一代城市车联网的通信实现方法，所述车联网包括边界接入路由器、接入路由器、接入节点和车辆节点四种节点；边界接入路由器与下一代互联网的路由骨干网相连，接入路由器与边界路由器相连，接入节点与接入路由器相连；所述车联网包含一条以上道路以及一个以上的道路交叉点；每个道路交叉点由一个虚拟节点V(x_V,y_V)标识，其中，(x_V,y_V)为虚拟节点V的地理坐标；位于两个相邻虚拟节点之间的道路称为路段；每个路段上设置一个接入节点，与一个接入路由器相连的所有接入节点覆盖的面积称为一个子网；所述车联网被划分为一个以上的子网；车辆节点沿着道路行驶，具有路由和转发功能；

车联网的节点的全局IPv6地址由四个部分构成；第一部分为i比特的城市ID，它是全局路由前缀，唯一标识一个城市，一个城市车联网内的所有接入路由器和接入节点的城市ID都相同，从该城市车联网内获取的地址的城市ID也相同，其值等于该城市车联网内边界接入路由器的城市ID；第二部分为j比特的子网ID，一个子网内的所有接入节点的子网ID都相同，从该子网获取的地址的子网ID也相同，其值等于该子网内接入路由器的子网ID；第三部分为k比特的路段ID，从一个路段获取的地址的路段ID都相同，其值等于该路段上的接入节点的路段ID；第四部分为(128-i-j-k)比特的车辆ID，唯一标识路段上的一个车辆节点；城市ID、子网ID和路段ID构成网络前缀；

每个边界接入路由器、接入路由器和接入节点的全局IPv6地址预先设置，边界路由器的子网ID和路段ID为0，车辆ID为1；接入路由器的路段ID和车辆ID为0；接入节点的车辆ID为0；车辆节点的车辆ID位于闭区间[2,2^128-i-j-k-1]内；

当一个车辆节点启动后，它向所在路段的接入节点发送车辆ID请求消息；接入节点收到车辆ID请求消息后，选择一个最小未分配的车辆ID，并向车辆节点返回一个车辆ID响应消息，车辆ID响应消息负载为最小未分配的车辆ID，然后接入节点将最小未分配车辆ID的状态修改为已分配；车辆节点收到车辆ID响应消息后，将车辆ID响应消息负载中的车辆ID作为自己的车辆ID，并将该车辆ID与该接入节点的城市ID、子网ID和路段ID相结合构成自己的全局IPv6地址；

车联网的节点的数据地址由两个部分构成，第一部分为网络前缀，由城市ID、子网ID和路段ID构成；第二部分为数据ID集合，一个数据ID标识一种数据内容，数据ID集合为所请求的所有数据内容的数据ID集合。

本发明所述方法中，车辆节点进入一个新子网后，预先装载该子网所覆盖区域的数字地图数据以及每个路段的接入节点的地理坐标，所述数字地图可以通过gps或者从网络地图中获取，例如百度地图，google地图等；边界接入路由器、接入路由器、接入节点和车辆节点各自保存一个数据表，数据表中的每个表项包含四个域：数据ID域，数据值域，网络前缀域和生存时间域；当一个表项的生存时间衰减为0时，则将该表项从数据表中删除。

本发明所述方法中，在车辆节点X从路段RS1上行驶，路段RS1上的接入节点为AP1的情况下，如果车辆节点X产生了数据并要发送所述数据，那么车辆节点X进行如下操作：

步骤101：开始；

步骤102：车辆节点X将数据放入自己的数据表中并创建一个数据地址，数据地址的网络前缀等于接入节点AP1的网路前缀，数据ID集合为车辆节点X要发送的数据的数据ID；

步骤103：车辆节点X发送数据分享消息，该数据分享消息的目的地址为创建的数据地址，源地址为车辆节点X的全局IPv6地址，负载为发送的数据，该数据分享消息首先被转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点；

步骤104：接收到数据分享消息的下一跳节点将车辆节点X的数据保存在数据表中，如果下一跳节点为接入节点AP1，则进行步骤106，否则进行步骤105；

步骤105：接收到数据分享消息的下一跳节点将数据分享消息转发到距离接入节点AP1最近的下一跳车辆节点，进行步骤104；

步骤106：接入节点AP1收到数据分享消息后，将车辆节点X的数据保存在数据表中；

步骤107：结束。

通过上述过程，车辆节点X可以分享自己产生的数据，并且将其发送到所在路段的接入节点AP1，从而确保其他车辆节点能够获取该数据。

本发明所述方法中，在车辆节点Y位于路段R1上，路段R1上的接入节点为AP1，路段R1属于子网D1，子网D1的接入路由器为AR1，子网D1所在的城市车联网的边界路由器为BAR1的情况下；

车辆节点Y要获取路段R1上的数据，那么车辆节点Y执行如下步骤：

步骤201：开始；

步骤202：车辆节点Y构建一个数据地址，该数据地址的网络前缀等于接入节点AP1的网络前缀，数据ID集合为车辆节点Y请求获取的数据ID集合；

步骤203：车辆节点Y发送一条数据请求消息，数据请求消息的目的地址为构建的数据地址，源地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，所述数据请求消息被转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点；

步骤204：下一跳节点收到数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点Y请求的数据，如果有，进行步骤206，否则进行步骤205；

步骤205：下一跳节点将接收到的数据请求消息转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点，进行步骤204；

步骤206：下一跳节点向车辆节点Y返回一个数据响应消息，该数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据；

步骤207：收到数据响应消息的节点将数据响应消息中的数据保存在自己数据表中，并转发该数据响应消息，最终，该数据响应消息最终到达车辆节点Y；

步骤208：车辆节点Y收到数据响应消息后，将数据响应消息中的数据保存在数据表中；

步骤209：结束。

通过上述过程，车辆节点Y可以从距离最近的节点获取数据，因此降低了获取数据的延迟。由于接入节点保存了所需要的数据，因此可以确保车辆节点Y能够获取该数据。

本发明所述方法中，车辆节点Y要获取路段R2上的数据，路段R2的接入节点为AP2，路段R2属于子网D1，那么车辆节点Y执行如下步骤：

步骤301：开始；

步骤302：车辆节点Y构建一个数据地址，该数据地址的网络前缀等于接入节点AP2的网络前缀，数据ID集合为车辆节点Y请求获取的数据ID集合；

步骤303：车辆节点Y发送一条数据请求消息，数据请求消息的目的地址为构建的数据地址，源地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，所述数据请求消息被转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点；

步骤304：下一跳节点收到数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点Y请求的数据，如果有，进行步骤312，否则进行步骤305；

步骤305：判断下一跳节点是否为接入节点AP1，如果是进行步骤307，否则进行步骤306；

步骤306：下一跳节点将数据请求消息转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点，进行步骤304；

步骤307：接入节点AP1将数据请求消息转发到接入路由器AR1；

步骤308：接入路由器AR1收到该数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点X请求的数据，如果有，则进行步骤311，否则进行步骤309；

步骤309：接入路由器AR1将数据请求消息发送给接入节点AP2；

步骤310：接入节点AP2向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤313；

步骤311：接入路由器AR1向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤313；

步骤312：下一跳节点向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤313；

步骤313：收到数据响应消息的节点将数据响应消息中的数据保存在自己的数据表中，并转发该数据响应消息，最终，该数据响应消息根据目的地址最终到达车辆节点Y；

步骤314：车辆节点Y收到数据响应消息后，将数据响应消息中的数据保存在数据表中；

步骤315：结束；

通过上述过程，车辆节点Y可以从距离最近的节点获取数据，因此降低了获取数据的延迟。由于接入节点保存了所需要的数据，因此可以确保车辆节点Y能够获取该数据。

本发明所述方法中，车辆节点Y要获取路段R3上的数据，路段R3的接入节点为AP3，路段R3属于子网D2，子网D2的接入路由器为AR2，那么车辆节点Y执行如下步骤：

步骤401：开始；

步骤402：车辆节点Y构建一个数据地址，该数据地址的网络前缀等于接入节点AP3的网络前缀，数据ID集合为车辆节点Y请求获取的数据ID集合；

步骤403：车辆节点Y发送一条数据请求消息，数据请求消息的目的地址为构建的数据地址，源地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，所述数据请求消息被转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点；

步骤404：下一跳节点收到数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点Y请求的数据，如果有，进行步骤418，否则进行步骤405；

步骤405：下一跳节点是否为接入节点AP1，如果是进行步骤407，否则进行步骤406；

步骤406：下一跳节点将数据请求消息转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点，进行步骤404；

步骤407：接入节点AP1将数据请求消息转发到接入路由器AR1；

步骤408：接入路由器AR1收到该数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点X请求的数据，如果有，则进行步骤417，否则进行步骤409；

步骤409：接入路由器AR1将数据请求消息发送给边界接入路由器BAR1；

步骤410：边界接入路由器BAR1收到该数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点X请求的数据，如果有，则进行步骤416，否则进行步骤411；

步骤411：边界接入路由器BAR1将数据请求消息发送给接入路由器AR2；

步骤412：接入路由器AR2收到该数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点X请求的数据，如果有，则进行步骤415，否则进行步骤413；

步骤413：接入路由器AR2将数据请求消息发送给接入节点AP3；

步骤414：接入节点AP3向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤419；

步骤415：接入路由器AR2向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤419；

步骤416：边界接入路由器BAR1向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤419；

步骤417：接入路由器AR1向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤419；

步骤418：下一跳节点向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤419；

步骤419：中间节点收到数据响应消息后，将数据响应消息中的数据保存在数据表中，并转发该数据响应消息，最终，该数据响应消息根据目的地址最终到达车辆节点Y；

步骤420：车辆节点Y收到数据响应消息后，将数据响应消息中的数据保存在数据表中；

步骤421：结束；

通过上述过程，车辆节点Y可以从距离最近的节点获取数据，因此降低了获取数据的延迟。由于接入节点保存了所需要的数据，因此可以确保车辆节点Y能够获取该数据。

如果车辆节点X在路段R1上行驶期间发送数据请求消息后，车辆节点X进入了新的路段R4，那么车辆节点X重新构建数据地址并重新发送数据请求消息；

如果路段R1和路段R4属于同一个子网D1，子网D1的接入路由器为AR1，那么接入路由器AR1保留车辆节点X请求的数据，并在接入路由器AR1收到重新发送的数据请求消息后，直接向车辆节点X返回数据响应消息；

如果路段R1属于子网D1和路段R4属于子网D2，子网1的接入路由器为AR1，子网D2的接入路由器为AR2，接入路由器AR1和接入路由器AR2与边界路由器BAR1相连，那么边界路由器BAR1保留车辆节点X请求的数据，并在边界接入路由器BAR1收到重新发送的数据请求消息后，直接向车辆节点X返回数据响应消息；

如果车辆节点X在发送数据请求消息后进入了新的路段R3，那么车辆节点X刚进入一个路段R3后则重新发送数据请求消息；在车辆节点X的上一次发送数据请求消息时，边界接入路由器BAR1获取了请求的数据，边界接入路由器BAR1直接向车辆节点X返回数据响应消息，即车辆节点X在路段R3的行驶过程中能够确保接收到数据响应消息；

上述过程可以确保车辆节点X能够通过重新发送数据请求消息来获取所请求的数据。

有益效果：本发明提供了一种下一代城市车联网的通信实现方法，所述车联网通过本发明所提供的实现方法可获取任意一个车辆节点提供的网络服务数据，同时保持移动过程中通信的连续性，缩短移动切换延迟，降低数据包丢失率，提高服务质量，本发明可应用于道路路况监测、车辆管理等领域，具有广泛的应用前景。

附图说明

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为本发明所述的城市车联网体系结构示意图。

图2为本发明所述的全局IPv6地址结构示意图。

图3为本发明所述的数据地址结构示意图。

图4为本发明所述的车辆节点发布数据流程示意图。

图5为本发明所述的车辆节点在本路段获取数据的流程示意图。

图6为本发明所述的车辆节点在子网内获取数据的流程示意图。

图7为本发明所述的车辆节点在子网间获取数据的流程示意图。

具体实施方式：

本发明提供了一种下一代城市车联网的通信实现方法，所述车联网通过本发明所提供的实现方法可获取任意一个车辆节点提供的网络服务数据，同时保持移动过程中通信的连续性，缩短移动切换延迟，降低数据包丢失率，提高服务质量，本发明可应用于道路路况监测、车辆管理等领域，具有广泛的应用前景。

图1为本发明所述的城市车联网体系结构示意图。所述车联网包括边界接入路由器1、接入路由器2、接入节点3和车辆节点4四种节点；边界接入路由器1与下一代互联网的路由骨干网相连，接入路由器2与边界路由器1相连，接入节点3与接入路由器2相连；所述车联网包含一条以上道路以及一个以上的道路交叉点；每个道路交叉点由一个虚拟节点V(x_V,y_V)标识，其中，(x_V,y_V)为虚拟节点V的地理坐标；位于两个相邻虚拟节点之间的道路称为路段；每个路段上设置一个接入节点3，与一个接入路由器2相连的所有接入节点3覆盖的面积称为一个子网5；所述车联网被划分为一个以上的子网5；车辆节点4沿着道路行驶，具有路由和转发功能。

图2为本发明所述的全局IPv6地址结构示意图。车联网的节点的全局IPv6地址由四个部分构成；第一部分为i比特的城市ID，它是全局路由前缀，唯一标识一个城市，一个城市车联网内的所有接入路由器和接入节点的城市ID都相同，从该城市车联网内获取的地址的城市ID也相同，其值等于该城市车联网内边界接入路由器的城市ID；第二部分为j比特的子网ID，一个子网内的所有接入节点的子网ID都相同，从该子网获取的地址的子网ID也相同，其值等于该子网内接入路由器的子网ID；第三部分为k比特的路段ID，从一个路段获取的地址的路段ID都相同，其值等于该路段上的接入节点的路段ID；第四部分为(128-i-j-k)比特的车辆ID，唯一标识路段上的一个车辆节点；城市ID、子网ID和路段ID构成网络前缀；每个边界接入路由器、接入路由器和接入节点的全局IPv6地址预先设置，边界路由器的子网ID和路段ID为0，车辆ID为1；接入路由器的路段ID和车辆ID为0；接入节点的车辆ID为0；车辆节点的车辆ID位于闭区间[2,2^128-i-j-k-1]内；当一个车辆节点启动后，它向所在路段的接入节点发送车辆ID请求消息；接入节点收到车辆ID请求消息后，选择一个最小未分配的车辆ID，并向车辆节点返回一个车辆ID响应消息，车辆ID响应消息负载为最小未分配的车辆ID，然后接入节点将最小未分配车辆ID的状态修改为已分配；车辆节点收到车辆ID响应消息后，将车辆ID响应消息负载中的车辆ID作为自己的车辆ID，并将该车辆ID与该接入节点的城市ID、子网ID和路段ID相结合构成自己的全局IPv6地址。

图3为本发明所述的数据地址结构示意图。车联网的节点的数据地址由两个部分构成，第一部分为网络前缀，由城市ID、子网ID和路段ID构成；第二部分为数据ID集合，一个数据ID标识一种数据内容，数据ID集合为所请求的所有数据内容的数据ID集合。

图4为本发明所述的车辆节点发布数据流程示意图。车辆节点进入一个新子网后，预先装载该子网所覆盖区域的数字地图数据以及每个路段的接入节点的地理坐标，所述数字地图可以通过gps或者从网络地图中获取，例如百度地图，google地图等；边界接入路由器、接入路由器、接入节点和车辆节点各自保存一个数据表，数据表中的每个表项包含四个域：数据ID域，数据值域，网络前缀域和生存时间域；当一个表项的生存时间衰减为0时，则将该表项从数据表中删除。

在车辆节点X从路段RS1上行驶，路段RS1上的接入节点为AP1的情况下，如果车辆节点X产生了数据并要发送所述数据，那么车辆节点X进行如下操作：

步骤101：开始；

步骤102：车辆节点X将数据放入自己的数据表中并创建一个数据地址，数据地址的网络前缀等于接入节点AP1的网路前缀，数据ID集合为车辆节点X要发送的数据的数据ID；

步骤103：车辆节点X发送数据分享消息，该数据分享消息的目的地址为创建的数据地址，源地址为车辆节点X的全局IPv6地址，负载为发送的数据，该数据分享消息首先被转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点；

步骤104：接收到数据分享消息的下一跳节点将车辆节点X的数据保存在数据表中，如果下一跳节点为接入节点AP1，则进行步骤106，否则进行步骤105；

步骤105：接收到数据分享消息的下一跳节点将数据分享消息转发到距离接入节点AP1最近的下一跳车辆节点，进行步骤104；

步骤106：接入节点AP1收到数据分享消息后，将车辆节点X的数据保存在数据表中；

步骤107：结束。

通过上述过程，车辆节点X可以分享自己产生的数据，并且将其发送到所在路段的接入节点AP1，从而确保其他车辆节点能够获取该数据。

图5为本发明所述的车辆节点在本路段获取数据的流程示意图。在车辆节点Y位于路段R1上，路段R1上的接入节点为AP1，路段R1属于子网D1，子网D1的接入路由器为AR1，子网D1所在的城市车联网的边界路由器为BAR1的情况下；

车辆节点Y要获取路段R1上的数据，那么车辆节点Y执行如下步骤：

步骤201：开始；

步骤202：车辆节点Y构建一个数据地址，该数据地址的网络前缀等于接入节点AP1的网络前缀，数据ID集合为车辆节点Y请求获取的数据ID集合；

步骤203：车辆节点Y发送一条数据请求消息，数据请求消息的目的地址为构建的数据地址，源地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，所述数据请求消息被转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点；

步骤204：下一跳节点收到数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点Y请求的数据，如果有，进行步骤206，否则进行步骤205；

步骤205：下一跳节点将接收到的数据请求消息转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点，进行步骤204；

步骤206：下一跳节点向车辆节点Y返回一个数据响应消息，该数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据；

步骤207：收到数据响应消息的节点将数据响应消息中的数据保存在自己数据表中，并转发该数据响应消息，最终，该数据响应消息最终到达车辆节点Y；

步骤208：车辆节点Y收到数据响应消息后，将数据响应消息中的数据保存在数据表中；

步骤209：结束。

通过上述过程，车辆节点Y可以从距离最近的节点获取数据，因此降低了获取数据的延迟。由于接入节点保存了所需要的数据，因此可以确保车辆节点Y能够获取该数据。

图6为本发明所述的车辆节点在子网内获取数据的流程示意图。车辆节点Y要获取路段R2上的数据，路段R2的接入节点为AP2，路段R2属于子网D1，那么车辆节点Y执行如下步骤：

步骤301：开始；

步骤302：车辆节点Y构建一个数据地址，该数据地址的网络前缀等于接入节点AP2的网络前缀，数据ID集合为车辆节点Y请求获取的数据ID集合；

步骤303：车辆节点Y发送一条数据请求消息，数据请求消息的目的地址为构建的数据地址，源地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，所述数据请求消息被转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点；

步骤304：下一跳节点收到数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点Y请求的数据，如果有，进行步骤312，否则进行步骤305；

步骤305：判断下一跳节点是否为接入节点AP1，如果是进行步骤307，否则进行步骤306；

步骤306：下一跳节点将数据请求消息转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点，进行步骤304；

步骤307：接入节点AP1将数据请求消息转发到接入路由器AR1；

步骤308：接入路由器AR1收到该数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点X请求的数据，如果有，则进行步骤311，否则进行步骤309；

步骤309：接入路由器AR1将数据请求消息发送给接入节点AP2；

步骤310：接入节点AP2向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤313；

步骤311：接入路由器AR1向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤313；

步骤312：下一跳节点向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤313；

步骤313：收到数据响应消息的节点将数据响应消息中的数据保存在自己的数据表中，并转发该数据响应消息，最终，该数据响应消息根据目的地址最终到达车辆节点Y；

步骤314：车辆节点Y收到数据响应消息后，将数据响应消息中的数据保存在数据表中；

步骤315：结束；

通过上述过程，车辆节点Y可以从距离最近的节点获取数据，因此降低了获取数据的延迟。由于接入节点保存了所需要的数据，因此可以确保车辆节点Y能够获取该数据。

图7为本发明所述的车辆节点在子网间获取数据的流程示意图。车辆节点Y要获取路段R3上的数据，路段R3的接入节点为AP3，路段R3属于子网D2，子网D2的接入路由器为AR2，那么车辆节点Y执行如下步骤：

步骤401：开始；

步骤402：车辆节点Y构建一个数据地址，该数据地址的网络前缀等于接入节点AP3的网络前缀，数据ID集合为车辆节点Y请求获取的数据ID集合；

步骤403：车辆节点Y发送一条数据请求消息，数据请求消息的目的地址为构建的数据地址，源地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，所述数据请求消息被转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点；

步骤404：下一跳节点收到数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点Y请求的数据，如果有，进行步骤418，否则进行步骤405；

步骤405：下一跳节点是否为接入节点AP1，如果是进行步骤407，否则进行步骤406；

步骤406：下一跳节点将数据请求消息转发到距离接入节点AP1最近的下一跳节点，进行步骤404；

步骤407：接入节点AP1将数据请求消息转发到接入路由器AR1；

步骤408：接入路由器AR1收到该数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点X请求的数据，如果有，则进行步骤417，否则进行步骤409；

步骤409：接入路由器AR1将数据请求消息发送给边界接入路由器BAR1；

步骤410：边界接入路由器BAR1收到该数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点X请求的数据，如果有，则进行步骤416，否则进行步骤411；

步骤411：边界接入路由器BAR1将数据请求消息发送给接入路由器AR2；

步骤412：接入路由器AR2收到该数据请求消息后，判断自己是否有车辆节点X请求的数据，如果有，则进行步骤415，否则进行步骤413；

步骤413：接入路由器AR2将数据请求消息发送给接入节点AP3；

步骤414：接入节点AP3向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤419；

步骤415：接入路由器AR2向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤419；

步骤416：边界接入路由器BAR1向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤419；

步骤417：接入路由器AR1向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤419；

步骤418：下一跳节点向车辆节点Y返回一个数据响应消息，数据响应消息的目的地址为车辆节点Y的全局IPv6地址，源地址为数据地址，负载为车辆节点Y请求的数据，进行步骤419；

步骤419：中间节点收到数据响应消息后，将数据响应消息中的数据保存在数据表中，并转发该数据响应消息，最终，该数据响应消息根据目的地址最终到达车辆节点Y；

步骤420：车辆节点Y收到数据响应消息后，将数据响应消息中的数据保存在数据表中；

步骤421：结束；

通过上述过程，车辆节点Y可以从距离最近的节点获取数据，因此降低了获取数据的延迟。由于接入节点保存了所需要的数据，因此可以确保车辆节点Y能够获取该数据。

如果车辆节点X在路段R1上行驶期间发送数据请求消息后，车辆节点X进入了新的路段R4，那么车辆节点X重新构建数据地址并重新发送数据请求消息；

如果路段R1和路段R4属于同一个子网D1，子网D1的接入路由器为AR1，那么接入路由器AR1保留车辆节点X请求的数据，并在接入路由器AR1收到重新发送的数据请求消息后，直接向车辆节点X返回数据响应消息；

如果路段R1属于子网D1和路段R4属于子网D2，子网1的接入路由器为AR1，子网D2的接入路由器为AR2，接入路由器AR1和接入路由器AR2与边界路由器BAR1相连，那么边界路由器BAR1保留车辆节点X请求的数据，并在边界接入路由器BAR1收到重新发送的数据请求消息后，直接向车辆节点X返回数据响应消息；

如果车辆节点X在发送数据请求消息后进入了新的路段R3，那么车辆节点X刚进入一个路段R3后则重新发送数据请求消息；在车辆节点X的上一次发送数据请求消息时，边界接入路由器BAR1获取了请求的数据，边界接入路由器BAR1直接向车辆节点X返回数据响应消息，即车辆节点X在路段R3的行驶过程中能够确保接收到数据响应消息；

上述过程可以确保车辆节点X能够通过重新发送数据请求消息来获取所请求的数据。

实施例1

基于表1的仿真参数，本实施例模拟了本发明中的车联网实现方法，性能分析如下：当车辆密度不变的情况下，随着车辆节点的速度增加，车辆节点获取网络服务数据的延迟和代价随之降低，主要原因是随着车辆节点速度的增加，具有网络服务数据的车辆节点分布的面积更广泛，本发明中车辆节点从距离最近的车辆节点获取网络服务数据，因此获取服务数据的代价和延迟随着速度增加而下降。车辆节点获取数据的平均延迟为40ms，代价为5

表1 仿真参数

本发明提供了一种下一代城市车联网的通信实现方法的思路，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。

一种下一代城市车联网的通信实现方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。