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专利号: 2013104470321
申请人: 常熟理工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 电通信技术
更新日期:2025-07-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种下一代车载网地址配置的实现方法,其特征在于,所述车载网包括三种节点:接入路由器,接入节点和车辆节点;接入路由器连接到下一代互联网的骨干网,接入节点与一个以上接入路由器相连,将与一个接入路由器相连的所有接入节点围成的一个封闭区域作为车域,接入节点为固定节点,同时属于一个以上的车域;车辆节点启动后,将获取的第一个地址作为家乡地址,获取家乡地址的车域作为家乡车域;当车辆获取家乡地址后,如果进入一个新的车域,它在新车域获取的地址作为转交地址,获取转交地址的车域作为外部车域;

车辆在车域内行驶时,它的家乡地址和转交地址保持不变;车辆在家乡车域行驶时,它的转交地址等于家乡地址;

所述车载网节点的IPv6地址由三部分组成:第一部分是车域ID,它是全局路由前缀,一个全局路由前缀唯一标识一个车域,一个车域中所有接入节点以及车辆的转交地址的全局路由前缀都相同,其值等于车域内的接入路由器的全局路由前缀;第二部分为接入节点ID,接入节点ID唯一标识一个接入节点,车辆节点从一个接入节点获取的IPv6地址的接入节点ID都相同,其值等于该接入节点的接入节点ID;接入节点ID由两部分组成:横坐标和纵坐标,横坐标是接入节点所在地址位置的横坐标,纵坐标是接入节点所在地理位置的纵坐标;第三部分为车辆ID,车辆ID唯一标识一个车辆;接入路由器的接入节点ID和车辆ID为0,接入节点的车辆ID为0;初始状态下,接入路由器的IPv6地址预先配置;

与车辆节点的家乡地址的车域ID和接入节点ID相同的接入节点称为该车辆节点的家乡接入节点,与车辆节点的转交地址的车域ID和接入节点ID相同的接入节点称为该车辆节点的外部接入节点;

接入节点和车辆节点定期广播信标消息;车辆节点进入接入节点的通信范围后,接入节点通过接收车辆节点广播的信标消息获取与该车辆节点的距离和角度;

接入节点属于K车域,K≥2第k个车域由角区间[αk,αk+1]定义,K≥k≥1;当车辆节点与接入节点之间的距离趋于零时,则表明该车辆节点正在经过接入节点从原来车域进入一个新的车域,接入节点通过获取与该车辆节点的角度获取该车辆节点进入的下一个车域;

如果车辆节点进入一个接入节点的通信范围,则说明该车辆节点即将进入下一个车域;车辆节点在下一个车域获取转交地址后,如果该车辆节点从家乡车域进入下一个车域,车辆节点则向家乡接入节点发送地址回收消息;如果该车辆节点从外部车域进入下一个车域,车辆节点则向外部接入节点发送地址回收消息;地址回收消息到达家乡接入节点或者外部接入节点的路由过程为:步骤101:开始;

步骤102:车辆节点根据家乡接入节点或者外部接入节点的接入节点ID将距离家乡接入节点或者外部接入节点最近的车辆节点作为下一跳节点,然后将地址回收消息转发到下一跳节点;

步骤103:判断下一跳节点是否重新分配回收消息中的地址空间,如果是,进行步骤

107,否则进行步骤104;

步骤104:下一跳节点接收到地址回收消息后,选择距离家乡接入节点或者外部接入节点最近的车辆节点作为下一跳节点,然后将地址回收消息转发到下一跳节点;

步骤105:重复步骤104,直到地址回收消息到达家乡接入节点或者外部接入节点;

步骤106:家乡接入节点或者外部接入节点回收地址回收中的地址空间;

步骤107:结束。

2.根据权利要求1所述的下一代车载网地址配置的实现方法,其特征在于,所述接入路由器定期广播车域ID,接入节点收到接入路由器广播的车域ID后将车域ID与自己所在位置的横坐标和纵坐标相结合获得自己的IPv6地址;

接入节点获取IPv6地址后定期广播信标消息;

车辆节点获取IPv6地址后,广播的信标消息负载为家乡地址、车辆节点在当前所在车域的可分配车辆ID空间的长度以及当前所在位置的坐标;

车辆节点获取家乡地址前,通过侦听邻居车辆节点的信标消息获取所在车域的车域ID,然后车辆节点将自己的初始ID与车域ID相结合获得临时IPv6地址,临时IPv6地址的接入节点ID为0。

3.根据权利要求1所述的下一代车载网地址配置的实现方法,其特征在于,如果车辆节点X收到两个以上邻居车辆节点的信标消息,那么它选择从信号最强且车辆ID空间不为

0的邻居车辆节点Y获取地址;假设车辆节点Y的车辆ID为L-1,L>1,可分配车辆ID空间为[L,U],L和U为正整数,L

步骤202:车辆节点X向邻居车辆节点Y发送地址请求消息;

步骤203:邻居车辆节点Y收到地址请求消息后,判断自己是否即将进入下一个车域且已经获取下一个车域的转交地址,如果是,进行步骤204,否则进行步骤205;

步骤204:车辆节点Y构建一个地址响应消息,将[L-1,U]作为地址响应消息的负载,进行步骤208;

步骤205:判断车辆节点Y是否接收到一个地址回收消息且还没有转发到下一跳节点,如果是,进行步骤206,否则进行步骤207;

步骤206:车辆节点Y构建一个地址响应消息,停止转发地址回收消息并将地址回收消息负载中的地址空间作为地址响应消息的负载,进行步骤208;

步骤207:车辆节点Y构建一个地址响应消息,将车辆ID空间 作为地址响应消息的负载,同时更新自己的车辆ID空间为步骤208:车辆节点Y将地址响应消息发送给车辆节点X;

步骤209:车辆节点X收到地址响应消息后,将地址响应消息负载中的地址空间下限作为自己的车辆ID,然后将车辆ID与车辆节点Y的车域ID和接入节点ID相结合得到自己的家乡地址,同时将剩余空间作为可分配车辆ID空间;

步骤210:结束。

4.根据权利要求1所述的下一代车载网地址配置的实现方法,其特征在于,车辆节点X启动后,如果没有收到邻居车辆节点的信标消息但是收到接入节点AP1的信标消息,那么车辆节点X通过下述过程从接入节点AP1获取家乡地址:步骤301:开始;

步骤302:车辆节点X向邻居接入节点AP1发送地址请求消息;

步骤303:接入节点AP1收到地址请求消息后,首先判断车辆节点X将要进入的下一个车域,然后从相应车域的地址池中随机选取一段车辆ID空间[L,U],L

步骤304:车辆节点X收到地址响应消息后,将地址空间下限L作为车辆ID,并与接入节点AP1的车域ID和接入节点ID相结合得到自己的家乡地址,同时将地址空间[L+1,U]作为车辆ID空间;

步骤305:结束。

5.根据权利要求1所述的下一代车载网地址配置的实现方法,其特征在于,如果车辆节点X的邻居车辆节点没有可分配车辆ID空间且车辆节点X的邻居节点中没有接入节点,那么车辆节点X根据收到的信标消息的源地址获取所在车域的接入节点的地址坐标,然后选择本车域内距离自己最近的接入节点AP2获取家乡地址,过程如下:步骤401:开始;

步骤402:车辆节点X向接入节点AP2发送地址请求消息,消息源地址为车辆节点X的临时地址,该地址请求消息发送给距离接入节点AP2最近的下一跳节点;

步骤403:下一跳节点是否为接入节点AP2,如果是,则进行步骤404,否则进行步骤

405;

步骤404:接入节点AP2根据车辆节点X临时地址的车域ID从相应车域的地址池中随机选取一段车辆ID地址空间[L2,U2],L2

413;

步骤405:下一跳车辆节点收到该消息后,判断自己是否即将进入下一个车域且已经获取下一个车域的转交地址,如果是,进行步骤406,否则进行步骤407;

步骤406:下一跳车辆节点构建一个地址响应消息,将自己的车辆ID和对应的地址空间作为地址响应消息的负载,进行步骤411;

步骤407:判断下一跳车辆节点是否接收到一个地址回收消息且还没有转发到下一跳节点,如果是进行步骤408,否则进行步骤409;

步骤408:下一跳车辆构建一个地址响应消息,停止转发地址回收消息并将地址回收消息负载中的地址空间作为地址响应消息的负载,进行步骤411;

步骤409:下一跳车辆节点是否有可分配车辆ID空间,如果是,进行步骤410,否则进行步骤412;

步骤410:如果下一跳车辆可分配车辆ID空间为[L1,U1],那么它构建一个地址响应消息,将车辆ID空间 作为地址响应消息的负载,同时将自己的车辆ID空间更新为步骤411:下一跳车辆将地址响应消息发送给车辆节点X,进行步骤413;

步骤412:下一跳车辆节点将地址请求消息发送到距离接入节点AP2最近的下一跳车辆节点,进行步骤403;

步骤413:车辆节点X收到地址响应消息后,将地址响应消息负载中的地址空间下限作为自己的车辆ID,然后将车辆ID与地址响应消息源地址的车域ID和接入节点ID相结合得到自己的家乡地址,同时将剩余空间作为可分配车辆ID空间;

步骤414:结束。

6.根据权利要求1所述的下一代车载网地址配置的实现方法,其特征在于,车辆节点X配置家乡地址后,如果它进入一个接入节点的通信范围,则表示要进入一个新的车域,车辆节点X通过配置转交地址以确保通信的正确性;

当接入节点检测到一个已配置家乡地址的车辆节点正在经过自己进入一个新的车域时,接入节点通过该车辆节点广播的信标消息获取该车辆节点进入的下一个车域的车域ID,并采用三元组<家乡地址,转交地址,下一个车域的车域ID>来标识该车辆节点,并将该三元组作为信标消息负载进行广播。

7.根据权利要求1所述的下一代车载网地址配置的实现方法,其特征在于,如果车辆节点X检测到自己正在经过接入节点AP1从外部车域VD1向外部车域VD2行驶,而车辆节点Y正在经过接入节点AP1从外部车域VD2向外部车域VD1行驶,那么车辆节点X进行如下操作获取新车域的转交地址:步骤501:开始;

步骤502:车辆节点X向车辆节点Y发送地址交换消息,消息负载为可分配的车辆ID空间以及下一个外部车域VD2的车域ID;

步骤503:车辆节点Y收到地址交换消息后,通过车辆节点X的转交地址得到车辆节点X即将离开的车域是它即将进入的车域,消息负载中下一个外部车域VD2是自己当前所在车域,车辆节点Y向车辆节点X返回地址确认消息,消息负载为可分配的车辆ID空间,同时将车辆节点X的转交地址以及车辆ID空间设置为自己的转交地址和车辆ID空间;

步骤504:车辆节点X收到地址确认消息后,将车辆节点Y的转交地址以及车辆ID空间设置为自己的转交地址和车辆ID空间;

步骤505:结束。

8.根据权利要求1所述的下一代车载网地址配置的实现方法,其特征在于,车辆节点X检测到自己正在经过接入节点AP1从外部车域VD1向外部车域VD2行驶,如果没有车辆正在经过AP1从外部车域VD2向外部车域VD1行驶且车辆节点Y正在经过AP1从外部车域VD2向外部车域VD3行驶,如果车辆节点Y的车辆ID为L,地址空间为[L+1,U],那么车辆节点X通过下述过程获取转交地址:步骤601:开始;

步骤602:车辆节点X向车辆节点Y发送地址请求消息,消息负载为下一个车域VD2的车域ID;

步骤603:车辆节点Y收到地址请求消息后,判断自己是否获得在下一个车域VD3的转交地址,如果是,进行步骤604,否则进行步骤605;

步骤604:车辆节点Y构建地址响应消息,将地址空间[L,U]作为地址响应消息的负载,进行步骤606;

步骤605:车辆节点Y构建地址响应消息,将地址空间[L+1,U]作为地址响应消息的负载;

步骤606:车辆节点Y将地址响应消息发送给车辆节点X,消息的源地址为车辆节点Y在车域VD2的地址;

步骤607:车辆节点X收到地址响应消息后,将地址响应消息中的车辆ID空间的下限作为自己的车辆ID,然后与车辆节点Y的车域ID和接入节点ID相结合获得自己在车域VD2的转交地址,剩余空间作为可分配车辆ID空间;

步骤608:结束。

9.根据权利要求1所述的下一代车载网地址配置的实现方法,其特征在于,车辆节点X通过接入节点AP1进入一个新的车域时,如果车辆节点X没发现可以交换或者申请转交地址的邻居车辆节点,那么车辆节点X从接入节点AP1获取IPv6地址,过程为:步骤701:开始;

步骤702:判断车辆节点X的下一个车域是否为家乡车域,如果是,进行步骤703,否则进行步骤704;

步骤703:车辆节点X将转交地址设置为自己的家乡地址,进行步骤707;

步骤704:车辆节点X向接入节点AP1发送地址请求消息,消息负载为下一个车域的车域ID;

步骤705:接入节点AP1收到地址请求消息后,从下一个车域的地址池中选取一段地址空间[L,U],L

步骤706:车辆节点X收到地址响应消息后,将L作为车辆ID,并与接入节点AP1的车域ID和接入节点ID相结合得到自己的家乡地址,同时将地址空间[L+1,U]作为可分配车辆ID空间;

步骤707:结束。

10.根据权利要求1所述的下一代车载网地址配置的实现方法,其特征在于,车辆节点获取家乡地址后,定期向家乡接入节点发送地址更新消息,消息负载为家乡地址对应的可分配车辆ID空间;如果家乡接入节点在规定时间内没有收到车辆节点的地址更新消息,则回收车辆节点的家乡地址以及相应的车辆ID空间;如果车辆节点的家乡地址的车辆ID为L,家乡地址空间为[L+1,U],在该车辆节点获取了下一个车域的转交地址即即将脱离家乡车域后,该车辆节点向家乡接入节点发送地址回收消息,消息负载为该车辆节点的家乡地址空间[L+1,U];家乡接入节点收到地址回收消息后,则回收车辆节点的家乡地址空间[L+1,U],但是不回收其家乡地址的车辆ID从而确保家乡地址的唯一性;

车辆节点获取转交地址后,定期向外部接入节点发送地址更新消息,消息负载为转交地址对应的可分配车辆ID空间;如果外部接入节点在规定时间内没有收到车辆节点的地址更新消息,则回收车辆节点的转交地址以及对应的车辆ID空间;假设车辆节点的转交地址的车辆ID为L,转交地址空间为[L+1,U],且该车辆节点获取了下一个车域的地址即即将脱离所在外部车域,如果该车辆节点的转交地址和响应的车辆ID空间没有分配给其他节点,那么该车辆节点向外部接入节点发送地址回收消息,消息负载为转交车辆ID空间[L,U];外部接入节点收到地址回收消息后,回收车辆节点的车辆ID空间[L,U]。