CN110035377B

CN110035377B - 一种基于动态方向接口模型的车载命名数据网络传输方法

Info

Publication number: CN110035377B
Application number: CN201910209182.6A
Authority: CN
Inventors: 许昱玮; 童率; 唐莉莉; 张天天; 徐敬东; 张建忠
Original assignee: Nankai University
Current assignee: Nankai University
Priority date: 2019-03-19
Filing date: 2019-03-19
Publication date: 2020-08-14
Anticipated expiration: 2039-03-19
Also published as: CN110035377A

Abstract

本发明公开了一种基于动态方向接口模型的车载命名数据网络传输方法，包括：对车辆GPS运动轨迹数据集进行处理与分析；根据处理与分析结果，为车辆节点构建动态方向接口模型，以车辆的行驶方向为参照，将二维平面中车辆的周围区域根据弧度划为4个方向接口；当车辆B接收到上一跳步车辆A预设的兴趣包或数据包时，确定自车B处于所述车辆A的方向接口，并通过中间节点的基于优先级的分布式广播，实现兴趣包与数据包的多跳步传输。该方法在深入分析车辆GPS运动轨迹数据的基础上构建了动态方向接口模型(Dynamic Directional Interface Model，DDIM)，并以此为基础提出一种面向车载命名数据网络的传输协议COMPASS。该协议以基于延迟的分布式广播为基础，结合优先级转发策略，以求在保证兴趣包有效传播范围的同时降低传输延迟。

Description

一种基于动态方向接口模型的车载命名数据网络传输方法

技术领域

本发明涉及车联网、智能交通领域，特别涉及一种基于动态方向接口模型的车载命名数据网络传输方法。

背景技术

随着信息技术的飞速发展与汽车保有量的急剧攀升，车联网应运而生。车辆不仅是简单的代步工具，还拥有了感知、通信、计算以及控制等功能。作为物联网研究领域中一个重要的应用方向，车联网未来将满足车辆防碰撞与预警、路径规划与导航、交通状态探测与避免、周边服务查询与推荐等诸多应用需求。

实现车辆之间、车辆与路边基础设施之间高效、可靠的数据传输既是构建车联网的关键，也是支持大量新兴应用的基础。迄今为止，车联网的数据传输研究主要沿着两条技术路线。一种是从无线局域网通信技术演变而来，以IEEE 802.11p为基础不断制定新的协议与服务；另一种是随着移动通信网络的演进而不断发展，以3G、4G为先驱，进而在5G框架下提出“设备到设备”(Device to Device，D2D)通信的概念。然而，车载环境的高动态性与链路的频繁中断使得实现高效、可靠的数据传输成为车联网亟待解决的难题。首先，无论底层采用何种技术，寻址都是一件十分困难的任务；其次，单跳广播会受到距离的限制，而多跳广播会造成难以容忍的通信开销；最后，基于多跳步点对点通信的路由协议不但难以保障性能而且会引入大量的维护成本。综上，在以TCP/IP为核心的传统网络体系下设计的技术方案都难以为车联网日益丰富的应用需求提供完美的数据传输服务。

近年来，以数据为中心的命名数据网络(Named Data Networking，NDN)迅速发展，已成为一种新兴的网络范式。NDN具有数据命名、多源多路径、网内缓存等特点，使其非常适合用于解决车联网中的数据传输难题。因此，将NDN构架应用于车联网中已形成了车载命名数据网络(Vehicular Named Data Networking，VNDN)这一新的研究方向。目前，相关研究方兴未艾，前期技术方案仍然存在诸多不足之处。

其中最根本的问题就是在车联网环境中通信节点无法像在有线网络环境中一样拥有多个指向不同网络域的物理接口。一方面，车辆通常装备相同的无线通信设备，因此所有车辆节点拥有统一的物理接口。在转发兴趣包与数据包时，挂起兴趣表(PendingInterest Table，PIT)与转发信息表(Forwarding Information Base，FIB)会在单一物理接口的情况下失去效用。另一方面，即使车辆节点装备多种不同的无线通信设备，也会由于这些物理接口指向重叠的网络域而变得毫无意义。在上述背景下，如何在VNDN中为车辆节点构建合理的接口模型并高效地指导命名数据传输是一个非常有意义的问题。

发明内容

本发明的目的在于，提出了一种基于动态方向接口模型的车载命名数据网络传输方法，可作为基于动态方向接口模型的车载命名数据网络传输协议，并命名为COMPASS。该传输方法，为后续车联网数据高效、快速、准确的传输提供了可能。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种基于动态方向接口模型的车载命名数据网络传输方法，包括：

对车辆GPS运动轨迹数据集进行处理与分析；

根据处理与分析结果，为车辆节点构建动态方向接口模型，以车辆的行驶方向为参照，将二维平面中车辆的周围区域根据弧度划为4个方向接口；

当车辆B接收到上一跳步车辆A预设的兴趣包或数据包时，确定自车B处于所述车辆A的方向接口，并通过中间节点的基于优先级的分布式广播，实现兴趣包与数据包的多跳步传输。

在一个实施例中，根据车辆行驶方向的改变，将所述动态方向接口重映射。

在一个实施例中，对车辆GPS运动轨迹数据集进行处理与分析，包括：

根据经纬度坐标清除掉由于GPS定位的坐标漂移而产生的脏数据，以及设置相邻GPS记录的间隔阈值γ以过滤低频样本；

从数据集中识别每一辆的每一段行驶旅程；所述行驶旅程：通过设置停留时长τ与停留点半径r来获得车辆的停留点，再将停留点两两匹配以生成车辆的行驶旅程；

在一段所述行驶旅程中划分出若干段巡航过程；所述巡航过程指某一车辆在行驶过程中保持方向不发生改变的一段过程；在划分时，通过设置方向改变幅度阈值Δα与改变速度阈值Δν以获得一段巡航过程的起始与终止时刻；

将车辆处于所述巡航过程状态下的GPS数据进行分析，分别统计车辆的行驶方向分布与巡航持续时间。

在一个实施例中，所述预设的兴趣包或数据包类型，其中：包结构还包括：车辆节点的状态信息和动态方向接口信息；

挂起兴趣表，还包括：动态方向接口、推荐节点、以及重映射开关数据列；

转发信息表，还包括：方向接口、生存时间、参考FIB项序号、转发开关以及重映射开关数据列。

在一个实施例中，所述确定自车B处于所述车辆A的方向接口，包括：

设发送车辆为A，自车为B；构建第一坐标系OXY，发送车辆A的位置为(x_a,y_a)，自车B的坐标为(x_b,y_b)；

建立第二坐标系O'X'Y'，将发送车辆A的位置设置为第二坐标系的原点O'，将发送车辆A行驶方向顺时针旋转45度的方向设置为X'轴的正方向；

计算出从第一坐标系OXY到第二坐标系O'X'Y'的旋转角α以及自车B在第二坐标系O'X'Y'下的坐标；

根据自车B的坐标(x'_b,y'_b)，确定位于发送车辆为A的所属方向接口。

在一个实施例中，通过中间节点实现兴趣包与数据包的处理流程包括：

兴趣包处理步骤：

中间节点在收到兴趣包后首先检索CS，判断所述中间节点是否属于指定的接口；

依次检索挂起兴趣表与转发信息表以确定下一跳步转发的方向接口；

设置延迟以决定何时转发兴趣包；

数据包的处理步骤：

中间节点在接收到数据包后，首先判断所述中间节点是否属于指定的接口；

然后检索挂起兴趣表并根据是否已转发过兴趣包决定是否立即转发数据包；

设置延迟以决定何时转发数据包。

在一个实施例中，基于优先级的分布式广播，包括：

兴趣包与数据包在每一跳步转发中都通过设置延迟来实现多节点的分布式广播；

基于预设优先级的分布式广播算法，将布尔变量h用于划分节点的优先级；

在转发兴趣包时，当中间节点是兴趣包指定接口的推荐中继点，所述中间节点将h设为1，表示高优先级；

在转发数据包时，当中间节点已转发过对应的兴趣包，所述中间节点将h设为1，表示高优先级。

在一个实施例中，根据车辆行驶方向的改变，将所述动态方向接口重映射，包括：

当车辆节点在行驶方向发生改变后，且当车辆转向角α超过阈值δ时，重新建立与周围车辆之间的接口联系；

根据所述转向角α值与所述4个方向接口的映射关系，确定所述车辆的重映射接口

本发明的优点在于，本发明的一种基于动态方向接口模型的车载命名数据网络传输方法，包括：对车辆GPS运动轨迹数据集进行处理与分析；根据处理与分析结果，为车辆节点构建动态方向接口模型，以车辆的行驶方向为参照，将二维平面中车辆的周围区域根据弧度划为4个方向接口；当车辆B接收到上一跳步车辆A预设的兴趣包或数据包时，确定自车B处于所述车辆A的方向接口，并通过中间节点的基于优先级的分布式广播，实现兴趣包与数据包的多跳步传输。该方法在深入分析车辆GPS运动轨迹数据的基础上构建了动态方向接口模型(Dynamic Directional Interface Model，DDIM)，并以此为基础提出一种面向车载命名数据网络的传输协议COMPASS。该协议以基于延迟的分布式广播为基础，结合优先级转发策略，以求在保证兴趣包有效传播范围的同时降低传输延迟。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是基于动态方向接口模型的车载命名数据网络传输方法的流程图；

图2是动态方向接口模型(DDIM)示意图；

图3是兴趣包与数据包结构图；

图4是转发信息库(FIB)结构图；

图5是挂起兴趣表(PIT)结构图；

图6是坐标转换示意图；

图7是消费者发送兴趣包的流程图；

图8是中间节点转发兴趣包的流程图；

图9是提供者回复数据包的流程图；

图10是中间节点转发数据包的流程图；

图11是接口重映射操作示意图；

图12是3座城市路网图；

图13是3座城市中车辆行驶方向的雷达分布图；

图14是3座城市中车辆的平均巡航时间；

图15是节点协议栈示意图；

图16是兴趣包和传输包在应用层到物理层的传输示意图；

图17是实验场景图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本发明实施例提供了一种基于动态方向接口模型的车载命名数据网络传输方法，参照图1所示，包括：

S11、对车辆GPS运动轨迹数据集进行处理与分析；

S12、根据处理与分析结果，为车辆节点构建动态方向接口模型，以车辆的行驶方向为参照，将二维平面中车辆的周围区域根据弧度划为4个方向接口；

S13、当车辆B接收到上一跳步车辆A预设的兴趣包或数据包时，确定自车B处于所述车辆A的方向接口，并通过中间节点的基于优先级的分布式广播，实现兴趣包与数据包的多跳步传输。

该方法在保证兴趣包有效传播范围的同时降低传输延迟，为后续车联网数据高效、快速、准确的传输提供了可能。

参照图1所示，还包括：S14、根据车辆行驶方向的改变，将所述动态方向接口重映射。

下面对上述步骤进行详细说明：

本发明针对VNDN中由节点物理接口缺陷而引发的传输低效、开销巨大等问题，在深入分析车辆GPS运动轨迹数据的基础上构建了动态方向接口模型(Dynamic DirectionalInterface Model，DDIM)，并以此为基础提出一种面向VNDN的传输协议COMPASS。该协议以基于延迟的分布式广播为基础，结合优先级转发策略，以求在保证兴趣包有效传播范围的同时降低传输延迟。COMPASS具体包括以下4个步骤：

1：数据分析：对车辆GPS运动轨迹数据进行处理与分析。数据集要求包含一定数目的车辆在一段连续时间内运动状态的高频采样结果，其中包括车辆的经纬度坐标、行驶方向角、速度等。结合不同城市的路网分布，对车辆GPS数据进行统计分析，具体分为以下4步：数据预处理、旅程发现、巡航划分、规律总结。

(1)数据预处理：一方面利用经纬度坐标清除掉由于GPS定位的坐标漂移而产生的脏数据；另一方面设置相邻GPS记录的间隔阈值γ以过滤低频样本。

(2)旅程发现：从数据集中识别每一辆的每一段行驶旅程(Trip)。旅程是指某一辆车从出发点开始经过一段连续行驶到达终点的完整过程。在识别时，先通过设置停留时长τ与停留点半径r来获得车辆的停留点，再将停留点两两匹配以生成车辆的旅程。

(3)巡航划分：在一段旅程中划分出若干段巡航(Cruise)过程。巡航是指某一车辆在行驶过程中保持方向不发生改变的一段过程。在划分时，通过设置方向改变幅度阈值Δα与改变速度阈值Δν以获得一段巡航的起始与终止时刻。

(4)规律总结：将车辆处于巡航状态下的GPS数据进行分析，分别统计车辆的行驶方向分布与巡航持续时间。在此基础上，结合对应城市的路网分布情况总结出2点规律：1)车辆在城市环境中的行驶方向分布符合城市本身的道路规划，具备明显的方向性；2)车辆在进入巡航后能够保证行驶方向在较长时间内不发生改变。

2：构建DDIM：根据上述第1点中发现的规律，为车辆节点构建DDIM。如图2所示，DDIM以车辆的行驶方向为参照，将二维平面中的周围区域划为4个方向接口：前向接口(F-INT)、后向接口(B-INT)、左接口(L-INT)以及右接口(R-INT)。方向接口与车辆行驶方向的映射关系如表1所示，其中θ为车辆自身行驶的方向角，+表示顺时针旋转。当车辆的行驶方向改变时，4个方向接口所覆盖的范围也需根据表1的映射关系重新计算。

表1

接口	映射区间
		F-INT	[θ+7π/4,θ+π/4]
R-INT	(θ+π/4,θ+3π/4)
		B-INT	[θ+3π/4,θ+5π/4]
L-INT	(θ+5π/4,θ+7π/4)

3：设计命名数据传输流程：在COMPASS中，命名数据的传输以DDIM为基础，包含4个部分：数据包与数据结构、归属接口判定、兴趣包与数据包处理流程、基于优先级的分布式广播算法。

(1)数据包与数据结构：COMPASS延续了NDN的原始设计方案，并在此基础上改进。如图3所示，COMPASS仍然只设置兴趣包(Interest)与数据包(Data)两种基本包类型，但在包结构中新增了车辆节点的状态信息(V_ID、POS、VEL)、动态方向接口信息(D_INTs、PR_List)。此外，COMPASS还对节点的PIT与FIB做了改进。如图4所示，FIB中除了包含名称(Name)、时间戳(Timestamp)以外，还包含了动态方向接口(D_INTs)、推荐节点(PRs)、以及重映射开关(IS_RMP)。如图5所示，PIT中除了包含名称(Name)、时间戳(Timestamp)以外，还包含了方向接口(D_INTs)、生存时间(PEL)、参考FIB项序号(FIB_E_ID)、转发开关(IS_FWD)以及重映射开关(IS_RMP)。

(2)归属接口判定：当车辆在接收到兴趣包或数据包时，需要根据其所提供的发送者运动状态数据来判别自己当前处于发送者的哪个方向接口。针对此问题，利用平面直角坐标系下的坐标转换原理设计了归属接口判定方法。

如图6所示，当车辆B接收到车辆A发送的兴趣包或命名数据包时，需判断自己是否处于A所指定的方向接口中。在原坐标系OXY下，A的位置为(x_a,y_a)，B的坐标为(x_b,y_b)。车辆A的行驶方向如图6灰色箭头所示，其速度矢量为v_a(u_a，w_a)。在判断车辆B处于车辆A的哪一个方向接口之前，首先需要建立新的坐标系O'X'Y'。为了便于计算，将车辆A的位置设置为新坐标系的原点O'，将A行驶方向顺时针旋转45度的方向设置为X'轴的正方向。最后，归属方向接口的判定问题可转换为计算车辆B在新坐标系O'X'Y'中的坐标(x'_b,y'_b)的问题。因此，判定过程分为以下3步：1)根据公式(1)计算出从OXY到O'X'Y'的旋转角α；2)根据坐标轴旋转公式(2)计算出车辆B在O'X'Y'下的坐标；3)根据B的坐标(x'_b,y'_b)查表2，判断其所属的方向接口。

表2

x'<sub>b</sub>	≥0	＜0	≥0	＜0
					y'<sub>b</sub>	≥0	＜0	＜0	≥0
INT	F-INT	B-INT	R-INT	L-INT

(3)兴趣包与数据包处理流程：COMPASS沿袭了NDN的PULL传输模式。在该模式中，所有节点分为3种角色：消费者、提供者、中间节点。消费者是兴趣包的源节点，通过发布兴趣包发起传输；提供者是命名数据的源节点，通过返回与兴趣包匹配的命名数据满足消费者；中间节点是位于消费者与提供者之间的节点，负责兴趣包与数据包的转发工作。对于一个车辆节点而言，在不同的命名数据传输中可能扮演上述3种不同的角色。对于一次命名数据的传输而言，消费者发送的兴趣包经过中间节点转发到达提供者，而提供者返回的数据包再经过中间节点的转发最终到达消费者。在上述过程中，包处理过程分为以下4个部分：消费者的兴趣包发送流程、中间节点的兴趣包转发流程、提供者的兴趣包响应流程、中间节点的数据包转发流程。

如图7所示，消费者在收到上层应用的兴趣包后依次查询内容仓库(ContentStore，CS)与PIT，然后根据FIB查询结果设置兴趣包中的方向接口字段，最后将兴趣包发送出去。如图8所示，中间节点在收到兴趣包后首先检索CS，接着判断自己是否属于指定的接口，然后依次检索PIT与FIB以确定下一跳步转发的方向接口，最后设置延迟以决定何时转发兴趣包。如图9所示，提供者在接收到兴趣包后首先查询CS是否命中，然后根据随机数标记(Nonce)的值判断是否已收到相同的兴趣包，最后生成匹配的数据包并将其发送至兴趣包的入口。如图10所示，中间节点在接收到数据包后首先判断自己是否属于指定的接口，然后检索PIT并根据是否已转发过兴趣包决定是否立即转发数据包，最后设置延迟以决定何时转发数据包。

(4)基于优先级的分布式广播算法：兴趣包与数据包在每一跳步转发中都通过设置延迟来实现多节点的分布式广播，从而达到减少冗余、避免碰撞的目的。为了避免增加整个传输过程的延迟，提出了基于优先级的分布式广播算法。该算法不仅沿袭了“先听后发”的机制来减少重复广播次数，还能通过高优先级节点的0延迟转发来加快传输。

该算法采用了一个三元分段函数T(h,d,Δt)来计算中间节点在转发兴趣包与数据包时的延迟。如公式3所示，布尔变量h用于划分节点的优先级。在转发兴趣包时，如果中间节点是兴趣包指定接口的推荐中继点，那么此节点可将h设为1，表示高优先级；在转发数据包时，如果中间节点已转发过对应的兴趣包，那么此节点可将h设为1，表示高优先级；其它情况，h的值均设为0，表示低优先级。d表示当前节点与上一跳步节点之间的物理距离，可由两点坐标计算。Δt表示两节点在当前运动状态下维持在有效通信距离R内的时间，可据公式4计算。其中，Δx与Δy分别表示两车位置在x轴与y轴的差值；ΔV_x与ΔV_y分别表示两车速度矢量在x轴与y轴的差值。根据公式3可得，函数T(h,d,Δt)具备如下4点性质。

1)

T(h,d,Δt)∈[0,32*IFS]

2)If h＝1,T(h,d,Δt)＝0；If h＝0,T(h,d,Δt)＞0

3)

4)

4：构建动态接口重映射方法：随着车辆行驶方向的改变，DDIM的接口划分也随之改变。为保证PIT与FIB的有效性，COMPASS提出了动态接口重映射方法。该方法主要解决两个问题：一是何时进行接口重映射；二是如何对FIB与PIT做接口重映射。

本方法将车辆在城市交通场景下的方向变化归纳为2种情况。一种是小幅改变，比如车辆变道超车，跟随道路延伸而轻微改变方向；另一种是大幅变化，比如车辆转向、掉头等。重映射只在行驶方向大幅改变时才被触发。因此，为转向角α设置阈值δ作为触发条件。

重映射的本质是车辆节点在行驶方向发生改变后重新建立与周围邻居之间的接口联系。如图11所示，映射关系分为2种情况。1)当α值等于π/2、π以及3π/2时，车辆完成标准的右转、掉头与左转。此时，方向接口在行驶方向改变前后是一对一的映射关系。2)当α值在其它区间时，之前位于同一方向接口的节点在行驶方向改变之后可能会分属于2个方向接口。在此情况下，方向接口在行驶方向改变前后的映射关系为一对二。表3总结了在α不同取值下方向接口的重映射关系。当重映射操作被触发时，可以通过查询表3对PIT与FIB表项中的D_INTs字段进行修改。为避免方向接口的覆盖范围受到多次重映射影响而失效，规定一条PIT或FIB表项只允许执行一次重映射操作，并添加IS_RMP字段作为重映射开关。

表3

α	F	R	B	L
					(0，π/2)	F+L	R+F	B+R	L+B
π/2	L	F	R	B
					(π/2,π)	L+B	F+L	R+F	B+R
π	B	L	F	R
					(π，3π/2)	B+R	L+B	F+L	R+F
3π/2	R	B	L	F
					(3π/2，2π)	R+F	B+R	L+B	F+L

(注：表中F表示F-INT，R表示R-INT，B表示B-INT，L表示L-INT)

通过一个具体实施例对本发明进行详细说明：

本发明的实施过程分为4个部分：数据集分析、节点协议栈部署、实验场景部署、评价指标选取

第一步：数据集分析：为了总结车辆在城市交通环境中的运动规律，选取了北京、武汉、圣迭戈3座城市的出租车GPS公开数据集进行分析。如图12所示，3座城市的道路布局各具特点。北京代表了中国北方内陆城市，武汉代表了长江流域的航运城市，圣迭戈代表了沿海城市。数据分析过程按照“数据预处理->旅程发现->巡航划分->规律总结”的流程展开。

(1)在预处理阶段，完成2项工作：1)将经纬度坐标不属于对应城市地理范围内的GPS记录清除；2)将相邻GPS记录的间隔阈值γ设置为10秒，以确保相邻坐标的距离处于车辆1跳步无线通信范围之内。

(2)在旅程发现阶段，完成2项工作：1)将停留点时长τ设置为2分钟，以排除通常情况下车辆在路口红灯等待的时间；2)以首条GPS记录的坐标为中心，将停留点半径r设置为10米，以容忍GPS定位设备的误差。

(3)在巡航划分阶段，完成2项工作：1)对三座城市中路口的转弯角度进行统计。如图13所示，转弯角度的分布满足正态分布；2)将置信度设置为95％，从而得到转向角变化幅度的阈值Δα为60度，同理接口重映射的触发条件阈值δ也为60度；3)将方向角变化速度的阈值设置为5度/秒。

(4)在规律总结阶段，针对3座城市分别绘制出车辆在巡航状态下的行驶方向分布雷达图以及平均巡航时间柱形图。从图14中可以得出，车辆在城市环境中的行驶方向分布符合城市本身的道路规划，具备明显的方向性。从图15中可以得出，车辆在进入巡航后能够保证行驶方向在较长时间内不发生改变。

第二步:节点协议栈部署：在COMPASS部署过程中，车辆节点的协议栈如图16所示。物理层与链路层沿用了IEEE 802.11p规范的参数配置。如图16所示，COMPASS主要负责网络层与传输层的工作。其中，DDIM是COMPASS的核心基础，在单一的物理设备接口上构建了4个动态方向接口。在DDIM之上COMPASS利用FIB与PIT实现兴趣包与数据包的转发功能，并对命名数据的传输进行质量优化。COMPASS可支持在应用层部署多种类型的应用。对于一个消费者而言，兴趣包自上而下依次经过应用层、传输层、网络层、链路层、物理层后被发送出去；而数据包则自下而上返回给目标应用。

第三步：实验场景部署：COMPASS设计用于城市交通场景，在部署实施时选择经典的曼哈顿路网模型。在图17所示的路网包含了9个十字路口。每个路口都配备了交通信号灯。整个路网由12段道路连接而成。每段道路都为双向四车道。在此场景中，安排了由400辆车随机构成的16个交通流以及4处路边通信单元(Road Side Unit，RSU)。此外，所有车辆必须按照交通规则行驶，比如时速不超过60公里/小时；红灯停绿灯行等等。为了验证COMPASS的性能，随机选取行驶中的车辆作为消费者，令其以固定的频率发送兴趣包。其余车辆节点可作为中继点，在接收到兴趣包或数据包时进行转发。最后，将所有RSU设置为提供者，在接收兴趣包后返回本地匹配的数据包。

第四步：评价指标选取：为了验证COMPASS的性能，选取5项评价指标：兴趣包的平均满足率、命名数据的平均传输延迟、兴趣包的平均跳步数、PIT的平均大小、FIB的平均大小。

(1)兴趣包的平均满足率(Average Interest Satisfaction Ratio，AISR)：指所有消费者兴趣包满足率的平均值。兴趣包满足率等于消费者接收到匹配数据包的总数N_data除以它已发送的兴趣包的总数N_interest。假设消费者的数目为n，那么AISR的计算如公式5所示。其中，i表示消费者的序号，取值范围从1到n。

(2)命名数据的平均传输延迟(Average Transmission Delay，ATD)：指所有消费者所接收到命名数据的传输延迟的平均值。命名数据的传输延迟(Transmission Delay，TD)指从消费者发送兴趣包的时刻T_snd开始到接收到匹配数据包为止T_rsv所持续的时间。假设消费者的数目为n，它们接收到命名数据的数目分别为m_i(i＝1…n)，那么ATD的计算如公式6所示。其中，j表示消费者接收到命名数据的序号，取值范围从1到m_i。

(3)兴趣包的平均跳步数(Average Hops，AH)：指所有提供者所接收到兴趣包的跳步数的平均值。兴趣包的跳步数(Hops)指从消费者开始兴趣包到达提供者所经历的转发次数。假设提供者的数目为n，它们接收到兴趣包的数目分别为m_i(i＝1…n)，那么AH的计算如公式7所示。其中，j表示消费者接收到命名数据的序号，取值范围从1到m_i。

(4)PIT平均大小(Average PIT Size，APS)：指所有车辆节点在数据传输过程中PIT采样大小的平均值。假设n个节点进行了m次采样，每次采样的PIT大小为

那么APS可根据公式8计算。其中，i表示节点的序号，j表示采样的序号。

(5)FIB平均大小(Average FIB Size，AFS)：指所有车辆节点在数据传输过程中FIB采样大小的平均值。假设n个节点进行了m次采样，每次采样的FIB大小为

那么AFS可根据公式9计算。其中，i表示节点的序号，j表示采样的序号。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。