CN116015558A

CN116015558A - 一种基于命名数据网络的车联网信息转发策略

Info

Publication number: CN116015558A
Application number: CN202310018437.7A
Authority: CN
Inventors: 段洁; 张志鸿; 刘浩; 涂小明; 王少宾; 唐雯钰; 孙春霞; 邓睿铭; 吴睿明
Original assignee: Chongqing University of Post and Telecommunications
Current assignee: Chongqing University of Post and Telecommunications
Priority date: 2023-01-06
Filing date: 2023-01-06
Publication date: 2023-04-25

Abstract

本发明涉及车辆网信息转发技术领域，公开了一种基于命名数据网络的车联网信息转发策略，其特征在于，包括：S1、消费者节点向通信范围内的所有邻居节点发送信标，获取所有邻居节点的运动状态信息以及该邻居节点中存储的该消费者节点的兴趣包的命名前缀的内容连接质量值；S2、找到满足条件的所述邻居节点的欧氏距离、链路持续时间和内容连接质量值；S3、找到最适合的邻居节点作为兴趣包的转发节点，并根据所述信息决策表将生产者节点生产出的对应的数据包根据所述兴趣包的反向路径传送至所述消费者节点中。本发明提出了一种新颖的策略来选择具有少量跳数和少量兴趣包的最佳下一跳的转发者节点，同时保持高可靠性。

Description

一种基于命名数据网络的车联网信息转发策略

技术领域

本发明涉及车辆网信息转发技术领域，具体涉及一种基于命名数据网络的车联网信息转发策略。

背景技术

随着社会经济的飞速发展以及科学技术的不断进步，车辆已经不仅局限于单一的交通功能，通过将各类传感器例如GPS设备、无线射频识别(Radio FrequencyIdentification Devices,RFID)设备、以及摄像头等安装至车辆，再将通信技术运用至车辆上，将车辆的功能进行扩展，从而让车辆成为车联网中具备通信计算能力的节点，这些具有通信能力的车辆节点和道路基础设施节点一起组成了车联网络，它是新兴和快速发展的网络之一。当前的车联网能够满足用户的各类信息需求，根据用户对时延的敏感程度将这些信息划分为安全信息和娱乐信息，如交通路线规划、前向碰撞监测和避免(FCDA)、音视频多媒体信息等。

在车联网络中，每个车辆节点具有相同的状态，既可以作为通信终端，也可以作为路由器将数据包转发给其他节点。然而，由于车辆节点的快速移动导致网络拓扑结构的频繁变化以及无线通信链路质量的不可靠，车辆之间的数据传输遇到了很大挑战。传统的TCP/IP网络结构不适用于车联网，主要是基于IP系统的车联网存在以下问题：1)IP地址问题，车联网中的节点大多是移动车辆，车辆使用无线信道相互通信，每个设备接口都需要获取一个IP地址，以便与其他实体进行通信，移动设备在移动过程中无法通信，直到它们从新连接的网络获得另一个IP地址，此外，在车联网中，车辆的移动会导致网络拓扑结构的频繁变化，从而导致路由表的维护成本很高；2)安全性问题，由于节点之间的通信是共享的无线信道，因此存在很多不可控因素，节点易受拒绝服务攻击(DoS)攻击，而且，由于互联网设计之初没有考虑到安全问题，在网络出现问题后又增加了现有的安全机制，因此安全问题并没有得到很好的解决。

由于车联网中的车辆用户可以利用无线通信技术(Vehicle-to-Everything,V2X)从宏基站、路边单元(RSU)和其他车辆节点获取所需的内容；此外，配备了车载单元(OnBoard Unit,OBU)的车辆节点具有缓存资源和计算数据的能力，车辆间相对运动时也可以有传输信息的通信链路。

车载自组网络包括固定的路边单元(Road Side Unit,RSU)和具有通信能力的移动车辆。RSU则部署在感兴趣点(point of interest，POI)的周围，如商场，交通繁忙的路段，同时RSU定期传播热门内容，在RSU无线电范围内的车辆可以接收和存储这些热门内容，需要注意的是，RSU的存储空间有限，而且无法缓存当前路段车辆所需要的所有信息。通过基础设施和节点(车辆用户)的信息共享来确保驾驶员和乘客的安全和旅行体验，相较于车联网中提供相关信息的车辆的位置，用户更关心的是内容本身，并且车联网中车辆节点快速运动，拓扑高动态变化的，以主机为中心的TCP/IP网络难以适应车联网的特性，会让网络中信息转发的开销增大。为了保证传输链路的稳定和减小转发开销，在传统的车联网络中融入具有内容名称路由和网内缓存特点的NDN架构。

命名数据网络(Named Data Network，NDN)的提出很好地解决了这一问题，NDN使用命名数据代替IP地址，以数据为核心，消费者只关心他们需要什么样的内容，而不关心消息是从哪个节点发送的，网络通信的本质从“从哪里获取数据”转变为“他们需要什么样的数据”。与传统的TCP/IP网络相比，NDN包含不同的工作机制和数据结构，因此，移动节点可以在移动过程中获得更好的内容访问体验，而不需要来自连接网络的新地址，并且即使内容生产者不可用，也可以通过使用NDN的网络内缓存功能继续通信和访问内容。随着NDN的基本使用，特别是命名和网络内数据缓存，NDN的性能可能优于TCP/IP，并且还可能有助于应对移动性和零星的连接问题。

命名数据网络中消费者通过发送带有独特命名的兴趣包来获取需要的数据包，而数据包由生产者产生，NDN独特之处就在于它的命名和内容源的多样性，也即兴趣包可能在网络中不同的节点中得到响应，这一特性在NDN的车联网得到了更突出的体现：车辆按照功能分为内容消费者，内容生产者和信息转发者，内容消费者通和内容生产者的功能与正常的命名数据网络一致，转发者负责充当中间节点转发数据。按照不同的应用场景，信息转发的过程有不同的分类，如图2所示：

1)消费者直接向RSU获取信息：

RSU会存储当前时段网络中流行度较高的内容，可以认为内容服从Zipf定律，并且RSU的缓存空间是有限的，所以RSU会定期更新缓存内容来适应当前网络和RSU自身的缓存空间，这些流行度较高的内容一般是对时延不敏感的信息，如多媒体文件，视频文件等，在图2中的场景下消费者C发送兴趣包请求上述的内容，从网络节点中获取信息的时延和跳数是未知的，而RSU2存储了需要的信息，在这种场景下消费者直接向RSU请求内容更为恰当，但是车辆网中的车辆节点不总是会请求这些内容，RSU也不会在道路上布置的十分周密，所以还需要考虑其他的场景；

2)消费者通过中间节点向RSU获取信息：

RSU作为内容生产者的另一种场景，如图2，消费者仍然需要获取一些流行度高的内容，这依旧需要从RSU来获取，不同于第一种场景，RSU在这种情况下超出了消费者的通信范围，需要借助其他的车辆作为转发节点将兴趣包转发到RSU：消费者C发送兴趣包，经由车辆5转发到RSU3，数据包沿着反向路径回到消费者，这两种场景均有局限性，即请求的内容种类的限制和路边单元布置问题，因此，从网络中其他节点自有获取信息是更为常见，更具有研究价值，也是更复杂的；

3)消费者向网络中的其他节点获取信息：

最复杂的场景即内容生产者是网络中的其他车辆，RSU作为缓存有限的设备不可能会随时随地更新内容，也不能将网络中所有的内容都缓存到其路由器中，当消费者车辆请求一些实时的内容或者稀缺的内容时RSU往往起不到他相应的作用，所以消费者向其他车辆请求内容是一种现实存在的需求。在车辆通信范围之内的其他车辆成为该车辆的邻居，该场景为消费者车辆C需要获取特定的内容的过程，如果在C的通信范围内无法查找到需要的内容，那么C通信范围的其他车辆就会作为转发者的角色将C的兴趣包继续在网内转发来搜索需要的内容，在这个过程中会出现以下问题：

1.在车联网这样高度动态变化的网络中，网络中的数据包需要洪泛转发，增大网络负载，引发广播风暴，即可能会存在很多需要转发兴趣包的节点，并且这些节点的邻居节点数量很大，如果把请求内容的兴趣包广播发送到这些邻居节点令其转发，这会产生广播风暴，浪费缓存空间，增大通信成本；

2.高度动态变化的节点也会使数据传输链路变得不稳定，由于节点移动性导致的数据发送失败也是现实存在的，即车联网中的车辆节点具有高速移动的特点，这就使得网络拓扑一直在改变，当收到兴趣包的节点中有相应的内容，该节点会将一个内容单元沿着兴趣包传输的路径回复请求，但是过程中如果转发者发生了移动，脱离了上一跳节点的通信范围，数据传输和转发工作就会失败。

发明内容

本发明提供一种基于命名数据网络的车联网信息转发策略，以解决上述问题。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于命名数据网络的车联网信息转发策略，包括：

S1、消费者节点向通信范围内的所有邻居节点发送信标，获取所有邻居节点的运动状态信息以及该邻居节点中存储的该消费者节点的兴趣包的命名前缀的内容连接质量值，并将所述内容连接质量值和运动状态信息记录在该消费者节点的邻居信息表中；

S2、将所述邻居信息表的运动状态信息进行处理，找到满足条件的所述邻居节点的欧氏距离、链路持续时间和内容连接质量值，并将找到的所述邻居节点的欧氏距离、链路持续时间和内容连接质量值存入信息决策表中；

S3、在所述信息决策表中找到最适合的邻居节点作为兴趣包的转发节点，并根据所述信息决策表将生产者节点生产出的对应的数据包根据所述兴趣包的反向路径传送至所述消费者节点中。

作为优化，所述内容连接质量值存储在前缀名称树中，所述前缀名称树的根节点为该邻居节点第一次收到兴趣包和/或数据包时该兴趣包和/或数据包的名称前缀，且当后续该车辆节点转发数据包和/或兴趣包时，所述数据包或者兴趣包的名称前缀为所述根节点的名称前缀的子代，则将该名称前缀记录在所述前缀名称树中并作为相对应根节点的子节点。

作为优化，所述前缀名称树的根节点和子节点中还存储有该节点转发的数据包和/或兴趣包的数量。

作为优化，所述车辆节点的内容连接质量值的计算公式为：

其中，CCQ_j为名称前缀j的内容连接质量值，D_j为邻居节点转发过的名称前缀为j的数据包数量，I_j为邻居节点转发过的名称前缀为j的兴趣包数量，∑_iedes(j)D_i为名称前缀包含了j的所有数据包的数量，∑_iedes(j)I_i为名称前缀包含了j的所有兴趣包的数量。

作为优化，所述运动状态信息包括邻居节点在t时刻的运动速度v、当前时刻所在位置x，S2中，找到满足条件的所述邻居节点的欧氏距离的具体公式为：

其中，D(m，n)为消费者节点m与邻居节点n的欧氏距离，(x_m,y_m),(x_n,y_n)分别为消费者节点m与邻居节点n在t时刻的相对坐标位置。

作为优化，S2中，找到满足条件的所述邻居节点的链路持续时间的具体公式为：

其中，L(m，n)为消费者节点m与邻居节点n的链路持续时间，θ_m,θ_n分别为消费者节点m与邻居节点n在t时刻的移动方向，v_m,v_n分别为消费者节点m与邻居节点n在t时刻的速度。

作为优化，S2中，找到满足条件的所述邻居节点的欧氏距离、链路持续时间和内容连接质量值的具体条件为：

A1、计算邻居节点与所述消费者节点的欧式距离，并找取该欧式距离在通信范围内的邻居节点作为第一备用的转发者节点；

A2、若车辆密度较高，在第一备用的转发者节点中将链路持续时间L大于第一阈值且内容连接质量值最大的邻居节点下一跳的转发者节点；

A3、若车辆密度较低，在备用的转发者节点中选择与所述消费者节点的链路持续时间L最长的邻居节点作为下一跳的转发者节点。

作为优化，S3的具体步骤为：

S3.1、沿所述兴趣包的反方向判断所述数据包所在的车辆节点的下一个的邻居节点是否与该数据包所在的车辆节点通信正常，若正常，跳转至S3.2，否则，跳转至S3.3；

S3.2、将所述数据包转发至所述邻居节点，返回S3.1，直到所述数据包到达消费者节点；

S3.3、在所述数据包所在的车辆节点的信息决策表中找到第一备用的转发者节点，将所述数据包转发至在通信范围内的第一备用的转发者节点，返回S3.1，直到所述数据包到达消费者节点。

作为优化，在S3.1之前，还包括，在兴趣包里添加正方向ID和反方向ID。

作为优化，所述第一备用的转发者节点的选择标准为：

B1、计算邻居节点与所述第一备用的转发者节点的欧式距离，并找取该欧式距离在通信范围内的邻居节点作为该第一备用的转发者节点；

B2、若车辆密度较高，在所述第一备用的转发者节点中将链路持续时间L大于第一阈值且内容连接质量值最大的邻居节点下一跳的转发者节点；

B3、若车辆密度较低，在第一备用的转发者节点中选择与所述第一备用的转发者节点的链路持续时间L最长的邻居节点作为下一跳的转发者节点。

作为优化，设置定时器，当定时器到达第二阈值时，清空所述车辆节点的信息决策表。

本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

本发明在NDN车联网环境下提出了一种基于命名数据网络的车联网信息转发策略，以解决由于车辆节点的运动状态高速变化引起的广播风暴和丢包问题，利用常规的运动状态信息和NDN固有的命名前缀解决问题，具有常规性和真实性；

本发明提出了一种新颖的策略来选择具有少量跳数和少量兴趣包的最佳下一跳的转发者节点，同时保持高可靠性，考虑了多个方向上可能的所有节点，同时使用命名前缀定义的参数来选择亲和力更高的节点作为转发；

本发明在兴趣包转发的基础上考虑了数据包的回传问题，提出的一种基于命名数据网络的车联网信息转发策略，能够解决链路断开导致的数据包无法到达消费者的方法，完成兴趣包搜索数据并成功回传的整个过程，此过程中能实现较高的兴趣满意率和较少的跳数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。在附图中：

图1为本发明所述的一种基于命名数据网络的车联网信息转发策略的流程图；

图2为消费者节点转发兴趣包和数据包的示意图；

图3为名称前缀树n-p的结构示意图；

图4为在信标内加入兴趣包的命名前缀的示意图；

图5为两个车辆节点的地理位置坐标示意图；

图6为计算两个车辆节点的欧氏距离以及链路持续时间的坐标图；

图7为车辆节点转发兴趣包的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。

实施例

如图1-7所示，本发明的一种基于命名数据网络的车联网信息转发策略大致过程为：消费者节点和其邻居节点交换自己的运动信息，并将邻居节点得到运动信息存于邻居信息表(Neighbor Information Table，NIT)中，将邻居信息表NIT中存储的运动状态信息进行处理，同时消费者节点计算与命名前缀有关的信息，这些信息将决定下一跳转发节点，在兴趣包完成转发之后，为了保证数据包反向路径的稳定，同时设置定时器来添加备选转发节点。

具体过程为：

本实施例中，内容连接质量是建立在内容名称前缀上的定义，这和NDN的命名机制是十分符合的，通常，对于名称前缀具有高内容连接质量的节点具有良好的网络连接性，这说明该命名前缀对应的兴趣包得到数据包相应的概率较大。本发明利用NDN的分层命名和网络层应用程序数据名称的可用性来计算每个名称前缀的内容连接质量(CCQ)，这意味着一个节点对于不同前缀可以有不同的连接质量。

但是管理节点中不同名称的前缀是一个现实的问题，本发明提出一个前缀名称树(named prefix tree,n-p tree)的数据结构来存储每个名称前缀的内容连接质量。树形结构能够有效地存储和检索每个前缀的信息，图3显示了具有根前缀“/”及其后代的示例n-p树。当一个节点第一次接收到包时开始建立n-p树，将收到的包的名称前缀“/”定义为根节点，此时刻的CCQ为0，后续该节点转发数据包或者兴趣包时，如果包的名称前缀为根前缀的子代，就将该前缀记录在树中并作为相对应的叶子节点，随着时间推移，n-p树的结构会逐渐完善，同时树中还会记录该节点转发的数据包和兴趣包数量，通过这种数据结构就可以得出当前时间，某一特定节点的某前缀的内容连接质量的值，这种方法对于转发策略来说是十分有益的。

CCQ的定义如下公式:

其中，名称前缀的CCQ的计算方式为节点发出兴趣包之后得到响应的数据包与发出的兴趣包的比值，CCQ_j为名称前缀j的内容连接质量值，D_j为邻居节点的根节点转发过的名称前缀为j的数据包数量，通过之前发送的所有该前缀的包的分数值来判断后续带有相同前缀的包来到节点时的收发状态，I_j为邻居节点的根节点转发过的名称前缀为j的兴趣包数量，∑_iedes(j)D_i为名称前缀包含了j的所有数据包的数量，∑_iedes(j)I_i为名称前缀包含了j的所有兴趣包的数量。这里j就相当于带有前缀j的包，求和的项算是带有j前缀的其他包，比如/j/video/01，/data/b/j都算是有前缀j的包，所以要用求和项。在计算该名称前缀的CCQ时包括名称前缀后代的兴趣包和数据包的计数，也就是说，一个名称前缀的CCQ代表了该名字空间下所有已知名字前缀的平均连接质量，在这个计算过程中，生产者节点也需要将名称前缀加入数据包的字段。

本发明的基本思路是在不同邻居节点中选择最优的邻居节点作为下一跳来完成信息的转发，作为信息发送节点获取邻居节点的相关参数就成为需要解决的重要问题之一：消费者在发送兴趣包时要从邻居节点获取该兴趣包的前缀对应的CCQ信息，显而易见的是消费者节点不可能和每一个邻居节点交换其所有前缀的CCQ，这对于延迟和存储空间都是很大的挑战。所以本发明提出一种预取内容的方法：转发兴趣包的节点在向其邻居节点发送信标获得CCQ和运动状态参数等信息时，在信标内加入兴趣包的命名前缀，如图4。

以消费者节点首次发送兴趣包给下一跳的过程为例，如图4，消费者节点定期发送信标来获取邻居节点的运动状态信息，消费者C在向其中一个节点N1发送带有“/a”的信标获取该前缀相关的CCQ的数值，节点N1查询存储的不同前缀，将“/a”对应的CCQ数值以及相关运动信息返还到C；如果邻居节点中没有存储该前缀信息，那么直接返回一个CCQ为0的值。值得注意的是，消费者C会同时向通信范围内的所有邻居节点发送信标来获取这一信息，这样才可以在多个节点中选择优良的节点作为下一跳，完成信息的稳定传输。消费者向邻居节点发送信标不仅会获取CCQ的相关信息，还会与邻居节点交互当前时刻当前状态的运动信息，如当前所在的位置行驶速度。

将一片路段建立坐标系，通过直角坐标系记录当前位置，如图5所示。

车辆节点的运动状态信息包括该车辆在某一时刻的运动速度v、当前时刻所在位置x，以及当前时刻t，对状态信息参数的计算可以得出欧氏距离和链路持续时间，这些状态信息参数和CCQ一起作为选择下一跳节点的基本方法。链路持续时间的定义如下，建立一个只有两个节点的运动模型来完成计算：假设在道路上的m,n为两个不同的节点，并且该两个节点互为邻居节点，也即在当前的t时刻他们在彼此的通信范围之内，两个节点分别以v_m,v_n的速度向自己的方向移动，m,n的移动方向分别为θ_m,θ_n，此时m,n的位置坐标分别为(x_m,y_m),(x_n,y_n)，他们彼此交换运动状态信息，接收这些信息的节点维护其邻居信息表NIT(neighbor information table/list)，比如m节点记录其邻居节点n的信息表NIT(n)＝(x_n,y_n,v_n,θ_n)，基于以上信息，车辆节点n可以计算出他的邻居节点m和它的欧氏距离D(m,n)，链路稳定持续时间L(m,n)，

节点之间的欧氏距离的定义和计算如下：

链路持续时间的定义和计算如下：

m,n节点在t时刻彼此位于通信范围之内，两个节点以v_m,v_n的速度继续沿原方向行驶，当运动到t'时刻m,n之间的距离等于他们的最大通信范围，所以t'时刻为m,n的链路持续时间的第一阈值，链路持续时间为L,L计算如下：

其中，

本实施例中，S2中，找到满足条件的所述邻居节点的欧氏距离、链路持续时间和内容连接质量值的具体条件为：

A2、若车辆密度较高，在第一备用的转发者节点中将链路持续时间L大于第一阈值且内容连接质量值最大的邻居节点下一跳的转发者节点；这里的车辆密度较高，是指通信范围内邻居节点的数量大于5即为车辆密度较高，第一阈值就是指两个车辆节点通信链路的维持时间，如果第一阈值是10秒，意思就是指10秒以后两个车辆节点通信中断，因此选择链路持续时间大于第一阈值的节点作为下一跳的转发者节点，才能尽可能维持较长时间的通信，而第一阈值，可以根据交通部门研究取值，这里就不再赘述了。

NDN中消费者获取内容是基于PULL模式的，消费者发送带有名称的兴趣包来获取内容，但是提供内容的内容源往往不是唯一的，这也和车联网络的场景相一致：消费者节点无论是请求娱乐内容还是安全内容，内容提供者都可能分布在该网络中的不同位置，更具体地说，内容源可能存在于以消费者为中心的不同方向上，这就需要消费者在兴趣包里添加与方向有关的条目，这样兴趣包可以沿着车辆节点的正反方向发送，增加的条目如下FIPRD(Forwarder ID in the Positive Road Direction)转发者的正方向ID,FINRD(Forwarder ID in the Negative Road Direction)转发者的反方向ID，正方向与该消费者的运动方向夹角为0°，反方向与该消费者的运动方向夹角为180°，增加条目后的兴趣包格式如下表。

Content Name
	Nonce
Selectors
	FIPRD
FINRD

根据方向公式，将NIT表中的邻居节点分为正方向和反方向；

DT_NRD(c,n)＝{n∈NIL|x_n＜x_c&d(x_n,x_c)＜R}

DT_PRD(c,n)＝{n∈NIL|x_n＞x_c&d(x_n,x_c)＜R}

上述公式通过对消费者节点c和邻居节点n的当前位置与通信半径进行约束来表达节点n与消费者节点c的方向关系：首先，邻居节点n的位置要在消费者的通信范围以内，这样才能够进行下一步判断，其次，对比邻居节点n的当前位置坐标，能够判断邻居节点与消费者节点通向还是反向；再者，计算满足条件的邻居节点的链路持续时间、CCQ(上文中公式)并将链路持续时间、CCQ存储处在信息决策表DT中；

根据上述公式选择反方向(因为道路上的车辆是双向行驶的，中间的消费者节点如果要获取信息的话会从四面八方来获取，而不是局限的向前或者向后获取，这也就是一开始就要在包中添加方向id的原因，正反两方向的通信范围内的邻居节点都会是备用选择，正反方向都要选的，如下)的转发者节点，首先在消费者节点C的信息决策表DT_NRD(c)中的车辆与消费者C的链路持续时间L要大于第一阈值ε，然后选择该方向CCQ值最高的节点作为下一跳转发者节点，否则，选择L最大的车辆节点作为下一跳转发，类似的，根据正方向节点选择公式选择正方向的转发者节点。

反方向节点选择的具体公式为：

其中，第一行的DT_NRD代表满足条件的反方向邻居节点的转发决策表，里面会存放L和CCQ的值，L和CCQ的含义前面是提到的；n_p代表反方向的所有备选节点集合，ε为链路持续时间的第一阈值，L为根据数据计算出来的不同节点和消费者节点C的链路持续时间，需要大于第一阈值，下标n_c的意思为消费者节点c，下标n_n的意思为c的邻居节点n(neighbor)；

公式第一行的意思是：当L满足大于第一阈值的情况下，

选择决策表DT_NRD中CCQ值最高的邻居节点作为下一跳转发节点

否则就选择L最大的节点作为下一跳(公式第二行的内容

正方向节点选择的具体公式为：

(正方向的和反方向的除了q代表方向相反，DT决策表表示正方向决策表以外都一样)

消费者C发送兴趣包[Content Name,Selector,Nonce,np,nq给最佳的转发者节点。

如下表,表2为消费者c和邻居节点的NIT表，表3为消费者c的正向决策表DT，表4为消费者c的反向决策表DT。消费者C的通信半径为100米，x，y，v，t为交通数据(含义前文提到过)。

表2

ID	x	y	<![CDATA[v<sub>x</sub>]]>	<![CDATA[v<sub>y</sub>]]>	t
						c	1220	8	-10	0	10
1	1235	0	7.5	0	10
						2	1338	4	50	0	10
3	1270	8	-5	0	10
						4	1220	12	-20	0	10
5	1150	12	-5	0	10
						6	1140	8	-20	0	10
7	1170	4	15	0	10

表3

id	L	CCQ
			1	40.8	0.7
3	10	0.75
			4	10	0

表4反向决策表DT

按照上述步骤计算NIT表中的参数，并将其记入NIT表中，对NIT表中的信息做出决策，经计算，可以看出车辆2(ID为2)离开了消费者的通信半径，因此不作为备选的转发节点。然后根据不同的位移确定两个方向的决策转发表，按照上述的步骤，车辆3，6分别为两个方向上的最佳转发节点，消费者会将兴趣包转发到选定的车辆，完成这一过程之后，DT表不会立刻重置，会用于数据包沿反向路径返回的过程。

本实施例中，S3的具体步骤为：

S3.1、沿所述兴趣包的反方向判断所述数据包所在的车辆节点的下一个的邻居节点是否与该数据包所在的车辆节点通信正常(欧式距离在范围内，且通信链路时间没有中断)，若正常，跳转至S3.2，否则，跳转至S3.3；

本实施例中，所述第一备用的转发者节点的选择标准为：

消费者节点通过以上过程将兴趣包转发给邻居节点，收到兴趣包的邻居节点重复以上过程(S3.1-S3.3)直到寻找到对应的数据包，这个过程中会要求尽可能小的跳数和时延(通过找寻最佳的转发节点实现，从而实现小的通信成本)，在数据包沿着反向路径到达消费者的过程中，转发者节点由于一些原因离开了链路导致了数据传输中断，导致数据包无法成功传回消费者节点，所以数据包返回路径中断的问题也需要解决。这种情况下消费者节点当然可以再次发送兴趣包来获取数据，但是这样会导致延迟增加，影响交通状况，可以利用转发兴趣包的信息决策表DT完成数据包的重传。

在信息决策表DT中进行决策选出下一跳转发以后暂时不清空DT的缓存，设置一个定时器(802.11p协议决定或者由内置的值决定)，定时器的作用是启动第一备用节点。如果转发节点因为突发状况不能承担转发任务，如通信设备损坏，车辆脱离通信范围时，数据包就无法成功回到消费者。此时就需要启用DT中其他节点承担转发任务，需要注意的是第一备用节点的属性不是决策表中最优的，用备用节点。转发数据包可能会造成一定程度的资源损耗，如果中间节点正常，那么就没有必要使用第一备用节点，等待定时器到期之后清空DT即可。

之前兴趣包转发过程中提及到的兴趣包转发完成后，PIT表记录了转发兴趣包的接口，数据包会从该接口返回到消费者，但是由于中间链路中断的问题，就需要启动DT表中的CCQ和L次序非最优的节点转发数据包，如节点6失去通信连接，选择节点7中继完成数据包的传输，在延迟器到期后清空DT表。

由于车辆高速运动，其运动状态信息具有较明显的时效性，车辆节点的运动状态信息和邻居节点也会不断变化。所以无论是NIT还是DT都需要周期性更新维护，这样才能够辅助车辆做出更好的决策，完成NDN网络中的信息转发。通过上述的信息转发策略，减少网络中不必要的流量，增加了传输链路的稳定性，提高用户的体验，维护道路交通状况。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种基于命名数据网络的车联网信息转发策略，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于命名数据网络的车联网信息转发策略，其特征在于，所述内容连接质量值存储在前缀名称树中，所述前缀名称树的根节点为该邻居节点第一次收到兴趣包和/或数据包时该兴趣包和/或数据包的名称前缀，且当后续该车辆节点转发数据包和/或兴趣包时，所述数据包或者兴趣包的名称前缀为所述根节点的名称前缀的子代，则将该名称前缀记录在所述前缀名称树中并作为相对应根节点的子节点，所述前缀名称树的根节点和子节点中还存储有该节点转发的数据包和/或兴趣包的数量。

3.根据权利要求2所述的一种基于命名数据网络的车联网信息转发策略，其特征在于，所述车辆节点的内容连接质量值的计算公式为：

其中，CCQ_j为名称前缀j的内容连接质量值，D_j为邻居节点转发过的名称前缀为j的数据包数量，I_j为邻居节点转发过的名称前缀为j的兴趣包数量，∑_iedes(j)D_i为名称前缀包含了j的所有的数据包的数量，∑_iedes(j)I_i为名称前缀包含了j的所有兴趣包的数量。

4.根据权利要求1所述的一种基于命名数据网络的车联网信息转发策略，其特征在于，所述运动状态信息包括邻居节点在t时刻的运动速度v、当前时刻所在位置x，S2中，找到满足条件的所述邻居节点的欧氏距离的具体公式为：

5.根据权利要求4所述的一种基于命名数据网络的车联网信息转发策略，其特征在于，S2中，找到满足条件的所述邻居节点的链路持续时间的具体公式为：

6.根据权利要求5所述的一种基于命名数据网络的车联网信息转发策略，其特征在于，S2中，找到满足条件的所述邻居节点的欧氏距离、链路持续时间和内容连接质量值的具体条件为：

7.根据权利要求6所述的一种基于命名数据网络的车联网信息转发策略，其特征在于，S3的具体步骤为：

8.根据权利要求7所述的一种基于命名数据网络的车联网信息转发策略，其特征在于，在S3.1之前，还包括，在兴趣包里添加正方向ID和反方向ID。

9.根据权利要求8所述的一种基于命名数据网络的车联网信息转发策略，其特征在于，所述第一备用的转发者节点的选择标准为：

10.根据权利要求9所述的一种基于命名数据网络的车联网信息转发策略，其特征在于，设置定时器，当定时器到达第二阈值时，清空所述车辆节点的信息决策表。