專利名稱：一種車載網接入IPv6網絡的方法
技術領域：
本發明涉及一種網絡接入方法，尤其涉及的是一種車載網接入IPv6網絡的方法。
背景技術：
車載網作為一種新型車輛通信網絡，能夠實現車輛與車輛之間、車輛與路邊基礎設施之間的多跳無線通信。隨著車載網技術的不斷發展以及各種新應用的不斷涌現，迫切需要車載網能夠接入互聯網以滿足用戶急劇增長的應用需求。車載網作為一種特殊類型的移動自組網，具有移動速度快、節點數量多、覆蓋面積大等特點。基于IPv6的互聯網(以下簡稱IPv6網絡)具有移動性支持、地址資源豐富以及擴展性強等優點。因此，車載網接入IPv6網絡成為滿足用戶應用需求的理想解決方案。目前的研究人員提出了車載網通過接入基于IPv6的互聯網獲取網絡服務的模式并定義了相應的協議棧，但是由于車載網的體系結構與IPv6網絡不通，現有的接入方法具有下列局限性:I)車載網的地址配置不支持地址重復檢測。2)車載網不支持多跳通信。3)車輛節點在移動切換過程中需要配置轉交地址，由于車輛節點高速行駛，因此頻繁的移動切換導致車輛節點的轉交地址頻繁變動，從而導致丟包率增加，服務質量下降。因此需要提出一種車載網接入IPv6網絡的方法，從而降低數據丟失率，提高服務質量。
發明內容
發明目的:本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種車載網接入IPv6網絡的方法。技術方案:本發明公開了一種車載網接入IPv6網絡的方法，所述車載網包括接入路由器，接入節點和車輛節點三種節點；接入路由器連接IPv6網絡的路由骨干網，一個接入節點同時與兩個接入路由器相連，接入節點的傳輸半徑大于車輛節點的傳輸半徑；與一個接入路由器相連的所有接入節點圍成的封閉區域設置為車域；一個接入節點同時屬于兩個車域；車輛節點具有路由轉發功能，保存到達所在車域距離最近的接入節點的路由信息，并通過該接入節點實現與IPv6網絡的通信；使用家鄉地址唯一標識移動過程中的車輛節點；車輛節點在移動過程中由家鄉地址唯一標識，無需配置轉交地址；車載網節點的IPv6地址由三部分組成，第一部分為車域ID，它是全局路由前綴，唯一標識一個車域，一個車域中所有接入節點以及車輛節點在該車域獲取的IPv6地址的車域ID都相同，車域ID值等于同一車域的接入路由器的車域ID ;第二部分為接入節點ID，接入節點ID唯一標識一個接入節點，從同一個接入節點獲取的IPv6地址的車輛節點的接入節點ID都相同，其值等于該接入節點的接入節點ID ;第三部分為車輛節點ID，唯一標識一個車輛節點；
接入路由器和接入節點的IPv6地址預先設置，接入路由器的接入節點ID和車輛節點ID為0，接入節點的車輛節點ID為O ;接入節點和車輛節點定期廣播消息。由于車輛節點高速行駛，頻繁的移動切換導致車輛節點的轉交地址頻繁變動，從而導致丟包率增加，服務質量下降。本發明克服的上述局限性，車輛節點在移動過程中無需配置轉交地址，因此大幅度降低了丟包率，提高了服務質量。此外，基于車域的車載網有效降低了移動切換頻率和延遲，從而提高了服務質量。本發明所述方法中，車輛節點X啟動之后，如果接入節點APl在車輛節點X的一跳范圍內，則車輛節點X從接入節點APl獲取IPv6家鄉地址，具體流程如下:步驟101:開始；步驟102:車輛節點X向接入節點APl發送地址請求消息；步驟103:接入節點APl檢測所屬車域的未分配地址空間，從未分配地址空間最大的車域ID中選擇一段地址空間[L，U]封裝到地址響應消息中，發送給車輛節點X ；步驟104:車輛節點X收到地址響應消息后，將地址下限L作為車輛節點ID，與接入節點APl在相應車域的IPv6地址的車域ID以及接入節點ID相結合，獲得具有全球唯一性的IPv6地址及可分配地址空間[L+1，U]，同時向接入節點APl返回地址確認消息；步驟105:接入節點APl收到地址確認消息后，將地址空間[L，U]標記為已分配狀態；步驟106:結束。上述過程中，車輛節點通過鄰居接入節點獲取具有唯一性的IPv6地址，無需地址重復檢測，因此提高了地址配置效率，實現了分布式地址配置。本發明所述方法中，車輛節點X啟動之后，如果車輛節點X的一跳范圍內沒有接入節點，則車輛節點X從一跳范圍內的鄰居車輛節點中選擇可分配地址空間最大的車輛節點Y獲取IPv6家鄉地址，如果車輛節點Y的可分配地址空間為[L+1，U]且L+1〈U，車輛節點X從車輛節點Y獲取IPv6地址的具體流程如下:步驟201:開始；步驟202:車輛節點X向鄰居車輛節點Y發送地址請求消息；步驟203:車輛節點Y將自己的一半地址空間
權利要求
1.一種車載網接入IPv6網絡的方法，其特征在于，所述車載網包括接入路由器，接入節點和車輛節點三種節點；接入路由器連接IPv6網絡的路由骨干網，一個接入節點同時與兩個接入路由器相連，接入節點的傳輸半徑大于車輛節點的傳輸半徑；與一個接入路由器相連的所有接入節點圍成的封閉區域設置為車域；一個接入節點同時屬于兩個車域；車輛節點具有路由轉發功能，保存到達所在車域距離最近的接入節點的路由信息，并通過該接入節點實現與IPv6網絡的通信； 使用家鄉地址唯一標識移動過程中的車輛節點； 車載網節點的IPv6地址由三部分組成，第一部分為車域ID，它是全局路由前綴，唯一標識一個車域，一個車域中所有接入節點以及車輛節點在該車域獲取的IPv6地址的車域ID都相同，車域ID值等于同一車域的接入路由器的車域ID ;第二部分為接入節點ID，接入節點ID唯一標識一個接入節點，從同一個接入節點獲取的IPv6地址的車輛節點的接入節點ID都相同，其值等于該接入節點的接入節點ID ;第三部分為車輛節點ID，唯一標識一個車輛節點； 接入路由器和接入節點的IPv6地址預先設置，接入路由器的接入節點ID和車輛節點ID為O，接入節點的車輛節點ID為O ; 接入節點和車輛節點定期廣播消息。
2.根據權利要求1所述的車載網接入IPv6網絡的方法，其特征在于，車輛節點X啟動之后，如果接入節點APl在車輛節點X的一跳范圍內，則車輛節點X從接入節點APl獲取IPv6家鄉地址，具體流程如下: 步驟101:開始； 步驟102:車輛節點X向接入節點APl發送地址請求消息； 步驟103:接入節點APl檢測所屬車域的未分配地址空間，從未分配地址空間最大的車域ID中選擇一段地址空間[L，U]封裝到地址響應消息中，發送給車輛節點X ； 步驟104:車輛節點X收到地址響應消息后，將地址下限L作為車輛節點ID，與接入節點APl在相應車域的IPv6地址的車域ID以及接入節點ID相結合，獲得具有全球唯一性的IPv6地址及可分配地址空間[L+1，U]，同時向接入節點APl返回地址確認消息； 步驟105:接入節點APl收到地址確認消息后，將地址空間[L，U]標記為已分配狀態； 步驟106:結束。
3.根據權利要求2所述的車載網接入IPv6網絡的方法，其特征在于，車輛節點X啟動之后，如果車輛節點X的一跳范圍內沒有接入節點，則車輛節點X從一跳范圍內的鄰居車輛節點中選擇可分配地址空間最大的車輛節點Y獲取IPv6家鄉地址，如果車輛節點Y的可分配地址空間為[L+1，U]且L+1〈U，車輛節點X從車輛節點Y獲取IPv6地址的具體流程如下: 步驟201:開始； 步驟202:車輛節點X向鄰居車輛節點Y發送地址請求消息； 步驟203:車輛節點Y將自己的一半地址空間[[L+l+U /2];U]封裝到地址響應消息中并發送給車輛節點X，車輛節點Y同時將自己的地址空間更新為[L+1, [L+l+U /2]-1];步驟204:車輛節點X收到地址響應消息后，將
4.根據權利要求3所述的車載網接入IPv6網絡的方法，其特征在于，車輛節點獲取IPv6地址后，廣播的消息負載包括最近接入節點的IPv6地址以及距離最近接入節點的跳數，車輛節點建立到達最近接入節點的路由路徑如下所示: 步驟301:開始； 步驟302:車輛節點判斷一跳范圍內是否有接入節點，如果有，則進行步驟303，否則進行步驟304 ； 步驟303:車輛節點將接 入節點作為最近接入節點，并將距離最近接入節點的跳數設置為I，進行步驟310 ； 步驟304:車輛節點接收并查看鄰居車輛節點廣播的消息； 步驟305:車輛節點判斷是否只有一個鄰居車輛節點距離最近接入節點的跳數最小，如果是，進行步驟306，否則進行步驟307 ； 步驟306:車輛節點將距離最小的鄰居車輛節點作為父節點，進行步驟308 ； 步驟307:從多個具有最小距離的鄰居車輛節點中選擇具有最大鏈路時間的鄰居車輛節點作為父節點； 步驟308:車輛節點將父節點的最近接入節點設置為自己的最近接入節點，同時記錄距離最近接入節點的跳數，即父節點的距離值加I ; 步驟309:重復步驟304至步驟308，直到車域內所有車輛節點都獲得最近接入節點以及距離最近接入節點的跳數； 步驟310:結束； 步驟307中，鏈路時間采用以下公式計算:
5.根據權利要求4所述的車載網接入IPv6網絡的方法，其特征在于，車輛節點獲取最近接入節點后，向所在車域的接入路由器發送建立關聯消息，接入路由器收到建立關聯消息后，記錄車輛節點與最近接入節點的關聯關系；車輛節點X與IPv6節點的通信過程描述如下:步驟401:開始； 步驟402:車輛節點X將數據包發送到父節點； 步驟403:父節點收到數據包后，將數據包發送到自己的父節點； 步驟404:重復步驟403，直到數據包最終到達最近接入節點； 步驟405:最近接入節點將數據包發送到所在車域的接入路由器，接入路由器將數據包路由到目的IPv6節點； 步驟406:目的IPv6節點返回的數據包首先到達車輛節點X所在車域的接入路由器，接入路由器根據建立的關聯關系將數據發送到車輛節點X最近的接入節點，接入節點向鄰居節點轉發數據包； 步驟407:接收到數據包的鄰居車輛節點判斷自己是否為車輛節點X，如果是，則進行步驟413，否則進行步驟408 ； 步驟408:接收到數據包的鄰居車輛節點判斷距離最近接入節點的跳數是否小于等于轉發數據包的車輛節點距離最近接入節點的跳數，如果是，進行步驟410，否則進行步驟409 ； 步驟409:接收到數據包的鄰居車輛節點判斷其鄰居車輛節點中是否包含車輛節點X且距離最近接入節點的跳數大于等于車輛節點X距離最近接入節點的跳數，如果是，進行步驟410，否則進行步驟411 ； 步驟410:接收到數據包的鄰居車輛節點丟棄數據包，進行步驟413 ； 步驟411:接收到數據包的鄰居車輛節點繼續轉發數據包； 步驟412:返回步驟408，直到最終數據包到達車輛節點X ； 步驟413:結束。
6.根據權利要求4所述的車載網接入IPv6網絡的方法，其特征在于，如果車輛節點X與車輛節點Y在一個車域內，車輛節點Y是車輛節點X的鄰居節點，且車輛節點Y的最近接入節點與車輛節點X的最近接入節點不同，車輛節點X到達最近接入節點的跳數為dl，車輛節點Y到達最近接入節點的跳數為d2，如果dl大于d2+2，那么車輛節點X執行下述操作: 步驟501:開始； 步驟502:車輛節點X向所在車域的接入路由器發送更新消息，消息負載為車輛節點Y最近接入節點的IPv6地址； 步驟503:更新消息到達接入路由器后，接入路由器更新車輛節點X關聯的接入節點，然后向車輛節點X返回更新確認消息； 步驟504:車輛節點X收到更新確認消息后，將車輛節點Y作為父節點，將車輛節點Y的最近接入節點作為自己的最近接入節點并保存距離最近接入節點的跳數； 步驟505:結束。
7.根據權利要求4所述的車載網接入IPv6網絡的方法，其特征在于，如果車輛節點X和車輛節點Y在同一車域VDl中，車輛節點Y是車輛節點X的父節點，車輛節點Y的父節點為接入節點APl，接入節點APl屬于車域VDl和車域VD2，車域VDl的接入路由器是ARl，車域VD2的接入路由器是AR2，車輛節點X從家鄉接入路由器HAR所在的車域獲取家鄉IPv6地址，如果車輛節點X進入接入節點APl的通信范圍，它則進行下述操作: 步驟601:開始；步驟602:車輛節點X向接入節點APl發送更新消息，消息的目的地址為接入節點APl在車域VDl的IPv6地址； 步驟603:更新消息通過車輛節點Y的轉發到達接入節點API,接入節點APl通過消息的目的地址判定車輛節點X和車輛節點Y在車域VDl內，接入節點APl分別向家鄉接入路由器HAR和接入路由器AR2發送更新消息，消息負載為車輛節點X的IPv6地址和接入路由器AR2的IPv6地址； 步驟604:家鄉接入路由器HAR收到更新消息后，將與車輛節點X關聯的接入路由器更新為接入路由器AR2，然后向接入節點APl返回更新確認消息；接入路由器AR2收到更新消息后，建立車輛節點X與接入節點APl的關聯關系，然后向接入節點APl返回更新確認消息； 步驟605:接入節點APl收到來自家鄉接入路由器HAR和接入路由器AR2的更新確認消息后，判斷它是否在車輛節點X的一跳范圍內，如果是，進行步驟606，否則進行步驟607 ；步驟606:接入節點APl 向車輛節點X發送更新確認消息，消息負載為接入節點AP2所在車域VD2的IPv6地址，進行步驟608 ； 步驟607:接入節點APl保存所有目的地址為車輛節點X的數據包，當接入節點APl檢測到自己在車輛節點X的一跳范圍內后，向車輛節點X發送更新確認消息同時將保存的所有目的地址為車輛節點X的數據包轉發給車輛節點X ； 步驟608:車輛節點X收到更新確認消息后，更新最近接入節點的IPv6地址及距離最近接入節點的跳數； 步驟609:結束。
全文摘要
本發明公開了一種車載網接入IPv6網絡的方法，所述車載網包括接入路由器，接入節點和車輛節點三種節點；接入路由器連接IPv6網絡的路由骨干網，一個接入節點同時與兩個接入路由器相連，接入節點的傳輸半徑大于車輛節點的傳輸半徑；與一個接入路由器相連的所有接入節點圍成的封閉區域設置為車域；一個接入節點同時屬于兩個車域；車輛節點具有路由轉發功能，保存到達所在車域距離最近的接入節點的路由信息，并通過該接入節點實現與IPv6網絡的通信。
文檔編號H04W48/16GK103167484SQ20131011762
公開日2013年6月19日 申請日期2013年4月7日 優先權日2013年4月7日
發明者王曉喃 申請人:常熟理工學院