[发明专利]一种基于数据命名网络的交通信息发布与检索的方法

说明书

技术领域

本发明涉及交通信息发布技术领域，具体是一种基于数据命名网络的交通信息发布与检索的方法。

背景技术

随着现代交通和汽车工业的飞速发展，我国的汽车持有量急剧增加，频发的交通事故、日益严重的交通堵塞，以及用户强烈的Internet接入需求共同推进了智能交通系统ITS(Intelligent Transportation System)的发展。为了可提供诸如提高道路安全、提升交通效率等方面的应用，满足司机对交通信息的需求，交通信息发布与检索应用应运而生。

在当前TCP/IP网络体系架构下，车辆需要装备传感器和通信设备，这就形成一个通信网络，即车载自组网VANET(Vehicular Ad-hoc Network)。在VANET中，车辆与RSU(Road Side Unit)、基站、GPS卫星或其它车辆交换信息，这些信息用来完成诸如防止车辆碰撞、优化车辆行驶路径、为驾驶人员提供道路信息以及用户的娱乐等应用。但是，在当前网络体系结构下，交通信息发布与检索应用需要借助于中心服务器，所有车辆将自己的位置、速度等信息上传至服务器，其它车辆需要获取交通信息时要通过IP地址与服务器进行通信。服务器配置大容量数据库，不断存储各个车辆发来的实时交通信息，如果有紧急情况时，可根据事发地点向周围车辆用户主动推送消息；当车辆用户需要知道某一位置的交通信息时，通过IP网络建立端到端的连接，向服务器发送请求，服务器处理用户请求，将相关数据信息通过刚才获知的请求用户的IP地址发送出去。概括地来说，这样的模式即为一个中心服务器向各车辆发送交通信息与各车辆向服务器发送请求检索交通信息。

IP网络基于终端位置建立链路来提供信息交互功能，而VANET的移动性使其无法在IP网络中良好运作，存在着移动性差、灵活性差、可靠性差等问题。例如，当一个车辆向服务器发送请求获取数据时，IP地址为10.1.1.158，而当它在快速移动时IP地址可能变为了10.1.1.159，那么之前的连接就已经断开，此车辆之前请求的数据就获取不到，想要获取数据就需要通过新的IP地址重新与服务器建立连接。另外，如果较多车辆用户同时请求数据，会致使服务器压力过大甚至瘫痪，获取数据延迟时间较长。

总的来说，在当前TCP/IP网络体系架构下的VANET网络存在以下问题：

(1)信息的发布订阅系统效率非常低。因为现在的Internet是主机-主机模式，任何信息的获取都必须要定位到某个确定的物理主机；

(2)移动问题。在Internet中IP具有双重语义，既表示主机，又表示在网络所处的物理位置，如果节点移动距离范围较大，可能要改变IP地址，因此不利于网络中车辆节点移动；

(3)需要使用中心服务器。所有车辆将自己的位置、速度等信息上传至服务器，其它车辆需要获取交通信息时要通过服务器IP地址进行通信请求数据。

但命名数据网络(Named Data Networking，以下简称NDN)能很好地解决VANET在IP网络下的问题。NDN是由美国国家科学基金会(National Science Foundation，NSF)在2010年所发起的未来网络架构研究方案之一，主旨为开发全新的网络架构，以符合新兴的通讯需求，并取代现有的TCP/IP协议。它不考虑内容存储所在的物理位置，直接建立命名数据网络体系。

NDN的核心对象是数据本身，而不是网络中的主机，这是数据命名网络与IP网络最大的区别，也是其最大的特点和优点。由于NDN以数据内容为中心，而不是以终端位置为中心，能够很自然的解决VANET在IP网络中存在的问题：

(1)交通信息的共享不需要使用中心服务器。整个网络完全自治，无需车辆去中心服务器请求数据，减缓了数据延迟的可能，提高了信息检索的效率。

(2)信息缓存。每一个车辆节点都扮演着生产者、消费者和数据转发者的角色，尤其在车辆不在网络内时还能作为数据骡子携带数据。

(3)命名结构。由于NDN网络不同于现行的IP网络，最大不同之处在于NDN以内容为中心构建，因此设计一个合适的命名结构是完成该算法的关键问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用方便的基于数据命名网络的交通信息发布与检索的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于数据命名网络的交通信息发布与检索的方法，具体步骤如下：