一种基于云的智能车联网数据通信方法技术
Intelligent vehicle networking data communication method based on cloud
The invention provides an intelligent vehicle based on cloud network data communication method, the vehicle network consists of the backbone and the backbone network; including more than two routers; sub network including access router, access node and vehicle node three node topology, access routers and access nodes into the tree structure; implementation method of vehicle nodes provided by the invention can cloud from the nearest member with unicast access service data quickly and correctly, shorten the access delay and cost data service, improve the service quality, the invention can be applied to large data acquisition and road traffic monitoring and other fields, and has wide application prospect.
【技术实现步骤摘要】
一种基于云的智能车联网数据通信方法
本专利技术涉及一种数据通信方法，尤其涉及的是一种基于云的智能车联网数据通信方法。
技术介绍
近年来，很多研究工作致力于云，以便使用户能够快速获取网络服务。随着网络技术的发展，云会成为未来提供服务的一种模式。目前，云的实现模式是通过广播来实现，因此延迟和代价都比较大；用户很难从距离最近的云成员获取数据，进一步增加了数据通信延迟；此外，云成员的移动切换会引起转发表的不一致性从而导致用户无法正确地获取数据，用户必须再次申请数据来获取所需数据，进一步降低了网络服务性、增加了通信延迟。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种基于云的智能车联网数据通信方法。本专利技术通过单播取代广播的方式来实现云同时用户能够从距离最近的云成员获取数据，从而降低云提供服务的延迟和代价，从而有效提高网络服务性能。技术方案：本专利技术公开了一种基于云的智能车联网数据通信方法，所述车联网由包括主干网和子网络；主干网包括两个以上的路由器；子网络包括接入路由器、接入节点和车辆节点三类节点，接入路由器和接入节点的拓扑结构为树状结构；其中，叶子节点为接入节点，根节点和中间节点为接入路由器；树状结构中，接入节点或者接入路由器通过自己的上游接口与父节点相连，父节点也称为上游节点，接入路由器通过自己的下游接口与子节点相连，子节点也称为下游节点；接入节点有一个无线接口和一个有线接口，有线接口用于连接上游的接入路由器即父节点，无线接口用于连接车辆节点，接入节点与车辆节点多跳可达；子网络的根节点的上游接口与主干网连接，子网络通过主干...
【技术保护点】
一种基于云的智能车联网数据通信方法，其特征在于，所述车联网由包括主干网和子网络；主干网包括两个以上的路由器；子网络包括接入路由器、接入节点和车辆节点三类节点，接入路由器和接入节点的拓扑结构为树状结构；其中，叶子节点为接入节点，根节点和中间节点为接入路由器；树状结构中，接入节点或者接入路由器通过自己的上游接口与父节点相连，父节点也称为上游节点，接入路由器通过自己的下游接口与子节点相连，子节点也称为下游节点；接入节点有一个无线接口和一个有线接口，有线接口用于连接上游的接入路由器即父节点，无线接口用于连接车辆节点，接入节点与车辆节点多跳可达；子网络的根节点的上游接口与主干网连接，子网络通过主干网与另一个子网络实现通信；车辆节点通过距离自己最近的接入节点实现通信，一个接入节点以及通过该接入节点实现通信的车辆节点构成一个名字域；一个车辆节点既可以作为数据的提供者，也可以作为数据的消费者；一种与地理位置相关的数据由一个数据名称来定义，一个数据名称由名称前缀和名称ID构成，名称前缀分为两个以上的层次，用于定义一个地理位置，名称ID用于定义数据类型；一个接入路由器或者一个接入节点由一个名称前缀唯一标识...
【技术特征摘要】
1.一种基于云的智能车联网数据通信方法，其特征在于，所述车联网由包括主干网和子网络；主干网包括两个以上的路由器；子网络包括接入路由器、接入节点和车辆节点三类节点，接入路由器和接入节点的拓扑结构为树状结构；其中，叶子节点为接入节点，根节点和中间节点为接入路由器；树状结构中，接入节点或者接入路由器通过自己的上游接口与父节点相连，父节点也称为上游节点，接入路由器通过自己的下游接口与子节点相连，子节点也称为下游节点；接入节点有一个无线接口和一个有线接口，有线接口用于连接上游的接入路由器即父节点，无线接口用于连接车辆节点，接入节点与车辆节点多跳可达；子网络的根节点的上游接口与主干网连接，子网络通过主干网与另一个子网络实现通信；车辆节点通过距离自己最近的接入节点实现通信，一个接入节点以及通过该接入节点实现通信的车辆节点构成一个名字域；一个车辆节点既可以作为数据的提供者，也可以作为数据的消费者；一种与地理位置相关的数据由一个数据名称来定义，一个数据名称由名称前缀和名称ID构成，名称前缀分为两个以上的层次，用于定义一个地理位置，名称ID用于定义数据类型；一个接入路由器或者一个接入节点由一个名称前缀唯一标识，如果一个接入路由器的名字前缀由x层次构成，那么它的下游接入路由器或者下游接入节点即子节点继承该接入路由器的x层网络前缀，且网络前缀被划分为y层，y>x，即下游接入路由器或者下游接入节点的y层网络前缀的前x层网络前缀，等于该接入路由器的前x层网络前缀；一个名称域由该名称域的接入节点的名称前缀唯一标识；子网络和主干网络通过路由表实现通信，一个路由表的表项由两个域构成：网络前缀域和接口域；每个车辆节点、接入节点和接入路由器具有一个唯一的ID；车辆节点或者接入节点发送的消息格式包括7个部分构成，名字域，消息类型域,源坐标域，源ID域，目的坐标域，目的ID域以及负载域；消息类型如下表所示：子网络的路由表建立过程如下所示：步骤101：开始；步骤102：子网络的接入节点或者接入路由器构建一个子网络发布消息，子网络发布消息的名字域中的名称前缀为该接入节点或者接入路由器的名称前缀，其中名字ID为0，消息类型域值为1，源坐标域值、源ID域值、目的坐标域值、目的ID域值和负载域值为空；步骤103：判断自己是否为子网络的根接入路由器，如果是，则进行步骤106，否则进行步骤104；步骤104：接入节点或者接入路由器从上游接口发送该子网络发布消息；步骤105：上游接入路由器从与发送子网络发布消息的接入节点或者接入路由器相连的接口f接收到子网络发布消息后，在路由表中创建一个表项，表项的名称前缀域为子网络发布消息中名称域中的名称前缀，接口域值为f；步骤106：结束；主干网络的路由表建立过程如下所示：步骤201：开始；步骤202：子网络的根接入路由器构建一个主干网络发布消息，主干网络发布消息的名字域中的名称前缀为标识自己的名称前缀，其中名字ID为0，消息类型为2，源坐标域值、源ID域值、目的坐标域值、目的ID域值和负载域值为空；；步骤203：根接入路由器从上游接口发送该主干网发布消息；步骤204：主干网络中的路由器从与发送或者转发主干网发布消息的根接入路由器或者路由器连接的接口f1接收到主干网发布消息后，在路由表中创建一个表项，表项的名称前缀域为主干网发布消息中的名称前缀，接口域值为f1；步骤205：主干网络中的路由器查看自己的每个接口，判断路由表中是否存在接口域值为该接口且名称前缀域值为接收到的主干网发布消息中的名称前缀的表项，如果存在，则执行步骤207，否则执行步骤206；步骤206：主干网络中的路由器从该接口转发接收到的主干网发布消息，执行步骤204；步骤207：结束；接入路由器或者接入节点收到消息后，首先查看路由表，如果至少有一个表项的名称前缀域值与消息中的名称前缀的匹配程度高于自己的名称前缀与消息中的名称前缀的匹配程度，匹配程度是指两个名称前缀从首位开始对比，连续相同的位数越多，则两个名称前缀的匹配程度越高，接入路由器或者接入节点则选择名称前缀匹配程度最高的表项，然后从该表项的接口域转发接收到的消息；否则，则从上游接口转发接收到的消息。2.根据权利要求1所述的一种基于云的智能车联网数据通信方法，其特征在于，一种与地理位置相关的数据由一个车载云产生，该车载云由定义该数据的数据名称定义，能够产生、保存和提供车载云所定义的数据的车辆节点或者接入节点称为云成员；接入节点定期通过无线接口在一跳范围内广播信标帧，信标帧负载包括自己的地理坐标、ID值和名称前缀；车辆节点从接入节点接收到信标帧之后，保存该接入节点的地理坐标、ID值和名称前缀，然后定期在一跳范围内广播信标帧，信标帧负载为保存的接入节点的地理坐标、ID值和名称前缀；车辆节点V1从另外一个车辆节点V2接收到信标帧后，如果车辆节点V1检测到与其他接入节点相比自己距离信标帧中的地理坐标最近，那么它保存信标帧中的地理坐标、ID值和名称前缀，然后定期在一跳范围内广播信标帧，信标帧负载为保存的接入节点的地理坐标、ID值和名称前缀；否则，车辆节点V1丢弃接收到的信标帧；车载云采用云数据表保存和提供该车载云定义的数据，一个云数据表项包括三个域：数据名称域、数据域以及生存时间域；其中数据名称域用来定义一种与地理位置相关的数据，数据域用于存储该种类型的数据，生存时间用于定义该种数据的生命时间，如果生命时间衰减为0，则该表项自动从云数据表中删除；数据消费者采用云检索表和云请求表来获取数据；云检索表用于保存车载云成员的信息，云请求表用于实现云请求的聚合；接入节点维护的云检索表中，一个表项包括数据名称域、云成员的地理坐标域、云成员的节点ID域和生命周期域；接入路由器维护的云检索表中，一个表项包括名称域、接口域和生命周期域；接入节点维护的云请求表中，一个表项包括数据名称域、数据消费者的地理坐标域、数据消费者的节点ID域以及接口域；接入路由器维护的云请求表中，一个表项包括数据名称域以及接口域；数据名称N1的名称前缀为NP1，名称ID为NID1，数据名称N1定义的数据为C1，接入节点CAP1位于名字域ND1中，接入节点CAP1由名称前缀NP1标识；数据C1能够划分为n个部分数据，n个部分数据的并集等于数据C1；接入节点CAP1为唯一有权限产生数据C1的接入节点，接入节点CAP1通过创建车载云VC1来创建数据C1，车载云VC1由数据名称N1来定义，创建数据C1的过程如下所示：步骤301：开始；步骤302：接入节点CAP1通过无线接口发送车载云创建消息，车载云创建消息的名称域为数据名称N1，消息类型域值为3，源坐标域值和源ID域值为接入节点CAP1自己的地理坐标值和ID值，目的坐标域值、目的ID域值和负载域为空；步骤303：如果接收到车载云创建消息的车辆节点位于名称域ND1中，则转发该车载云创建消息，否则丢弃该车载云创建消息；如果接收到车载云创建消息的车辆节点能够提供数据C1或者数据C1的部分数据，则执行步骤304，否则执行步骤306；步骤304：接收到车载云创建消息的车辆节点构建一个车载云创建响应消息，该车载云创建响应消息的数据名称为N1，消息类型域值为4，源坐标域值和源ID域值为接收到车载云创建消息的车辆节点的坐标域和ID值，目的坐标域值和目的ID域值为接入节点CAP1的坐标域和ID值，负载域值为提供的数据，然后将车载云创建响应消息转发到距离目的坐标域值最近的邻居车辆节点；步骤305：邻居车辆节点接收到车载云创建响应消息后将车载云创建响应消息转发到距离目的坐标域值最近的邻居车辆节点，步骤306：重复步骤305直到车载云创建响应消息最终到达接入节点CAP1；步骤307：接入节点CAP1接收到所有返回的数据名称域值为N1的车载云创建响应消息后，将所有车载云创建响应消息的负载域值执行并操作从而构建成数据C1，在云数据表创建一个表项，该云数据表项中，数据名称域值为N1，数据域值为C1，生存时间域值为T1，然后接入节点CAP1将自己标记为车载云VC1的云成员，同时通过无线接口发送车载云创建确认消息，该车载云创建确认消息的数据名称为N1，消息类型域值为5，源坐标域值和源ID域值为自己的地理坐标值和ID值，目的坐标域值和目的ID域值为空，负载域值为数据C1以及生存时间T1；步骤308：如果接收到车载云创建确认消息的车辆节点位于名称域ND1中，如果是，执行步骤309，否则执行步骤310；步骤309：接收到车载云创建确认消息的车辆节点转发该车载云创建确认消息，同时在云数据表创建一个表项，该云数据表项中，数据名称域值为N1，数据域值为C1，生存时间域值为车载云创建确认消息中的生存时间，然后接收到车载云创建确认消息的车辆节点将自己标记为该车载云VC1的云成员，执行步骤308；步骤310：接收到车载云创建确认消息的车辆节点丢弃该车载云创建确认消息；步骤311：结束；如果数据C1的生存时间衰减为0，那么数据名称域值为N1的表项从云数据表中删除，接入节点CAP1通过执行上述过程再次创建数据C1。3.根据权利要求1所述的一种基于云的智能车联网数据通信方法，其特征在于，在车辆节点V4是车载云VC1的云成员，能够提供数据C1，名字域ND2的接入节点为CAP2，接入节点CAP2由名称前缀NP2标识的条件下，如果车辆节点V4从名字域ND1移动到名字域ND2，那么车辆节点V4执行下述移动切换操作：步骤401：开始；步骤402：车辆节点V4构建车载云切换消息，云切换消息的名称域值为N1，消息类型域值为6，源地理坐标和ID值为车辆节点V4的地理坐标和ID值，目的地理坐标和ID值为接入节点CAP2的地理坐标和ID值，负载域值为数据C1的生命周期；车辆节点V4将车载云切换消息转给距离目的地理坐标最近的邻居车辆节点；步骤403：收到车载云切换消息的邻居车辆节点，将车载云切换消息转给距离目的地理坐标最近的自己的邻居车辆节点；步骤404：重复步骤403直到车载云切换消息到达接入节点CAP2；步骤405：接入节点CAP2收到车载云切换消息后，创建一个云检索表项，该云检索表项的数据名称域值为N1，地理坐标域和ID域值分别等于车载云切换消息的源地理坐标域值和源ID值，生命周期为接收到的车载云切换消息中的生命周期；步骤406：接入节点CAP2查看云检索表判断是否只有一项数据名称域值为N1的云检索表项，如果是，进行步骤407，否则执行步骤412；步骤407：接入节点CAP2从上游接口转发该车载云切换消息；步骤408：上游接入路由器从接口f2收到车载云切换消息，上游接入路由器通过接口f2与转发车载云切换消息的接入路由器或者接入节点相连，上游接入路由器查看云检索表判断是否存在数据名称域值为N1的云检索表项，如果存在，进行步骤409，否则执行步骤410；步骤409：上游接入路由器将接口f2加入到数据名称域值为N1的表项的接口域中，执行步骤412；步骤410：上游接入路由器创建一个云检索表项，该云检索表项的数据名称域值为N1，接口域值为f2，生存时间为接收到的车载云切换消息中的生存时间，如果上游接入路由器为根接入路由器，则执...
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