基于ICN的车载自组网络

重庆三峡职业学院　姜　妮

基于ICN的车载自组网络

重庆三峡职业学院姜妮

随着车辆的增多，现代汽车技术也在飞速发展，然而，汽车导致的交通问题也日益严重，因此智能交通系统（ITS）也应运而生。同时由于汽车技术的提升，车辆上装配了大量的传感器和通信设备，从而形成车载自组网络（VANET）。车载自组网络存在移动性大，灵活等特点，网络通信质量堪忧，因此将信息中心网络（ICN）技术应用其中，可大大解决这些问题。本文主要介绍VANET和ICN的研究现状，并介绍如何将ICN技术应用到VANET中，充分发挥ICN优势的同时优化VANET通信。

车载自组网络；ICN；信息广播

引言

如今汽车的已走进千家万户，走进了普通的家庭，人们关注的不再是能拥有汽车，而是拥有功能更强大，更智能的汽车，并且能给人们出行带来方便。由于人们对汽车功能的提高，对信息的需求日益增多，车联网技术应运而生。本文介绍了目前较热门的车联网技术之一的VANET的产生和研究现状，以及ICN的产生背景和研究现状。同时本文结合新兴的ICN技术介绍了一种车载自组网络的技术方案，分析了该方案的组建原理，应用优势，面对的挑战。

1.VANET技术

VANET （Vehicular Ad-hoc NETwork）车辆自组织网络，VANET 是交通道路上的一组公共的自组网络（MANET），同时，它也是移动自组织网络中的一种特殊情况，主要是以行驶的车辆和道路基础设计作为通信中的网络节点，从而实比如说道路交通信息查询、车间通信和Internet接入服务、事故预警、辅助驾驶等，极大的方便了我们的生活。

2.ICN技术

当前互联网设计是端到端的信息交互模式，但随着社会的高速发展，人类对信息的需求程度提高，端通信不再是人们关注的焦点，也就是人们不再关注信息的来源，而是关注信息内容本身。因此基于终端位置的通信网络将无法较好的满足网络中对信息分发性能的需求，ICN技术顺势而发。

3.基于ICN的VANET

由于VANET具有车辆节点高速移动，网络架构变化频繁，网络负荷起伏较大的特点，用户只需要知道需要什么信息，而不需要知道这些信息是如何被传送过来的。而ICN网络以信息为中心的思想，恰好适合VANET的应用环境。

根据前面提到ICN应用于VANET中所面临的三大挑战，本文将从信息分发角度提出一个结合VANET实际应用环境，基于ICN的NDN技术的改进方案。该方案的提出需在假设一个较短的时间范围内，VANET网络空间结构不变。

本方案将跳数引入VANET中，跳数即信息转发经过的中转结点。信息起始节点跳数为0，用于节点判断自身是否为信息起始，以便进行重传操作。该方案首先需要扩展ICN，在PIT中增加hop、sendstamp和count三个字段，hop代表请求信息从原始请求节点发出到经过中间节点的节点数量，sendstamp为对兴趣包的最后一次转发时间，count代表兴趣包的转发次数。

本方案的工作原理是需求方发出兴趣包，最短路径的hop先到达内容方，内容方将数据包中压入兴趣包的hop值进行转发。数据包到中转方后，中转方查看PIT中是否有匹配的兴趣包，如果有，再对比hop值差值是否在合理范围内如果hop差值在合理范围内，则将hop值减1并进行数据包转发，否则不进行转发；如果没有匹配的兴趣包，则说明网络拓扑发生改变，将数据转发但不改动hop值，这样就能变向实现类ICN中的原路返回，并且返回路径为最短路径，极大地减少传输的延时。

整个网络中中转方起着非常重要的作用，它既要对兴趣包进行处理，又要虽数据包进行处理。

当接收到兴趣包时，先判断本地缓存是否有请求内容，如果有则生成带兴趣包hop值的数据包转发；如果没有，则先检查PIT中是否已有相应的兴趣包记录，如果有，则检查兴趣包hop值是否比PIT中的值要小：如果是则表明拓扑可能发生变化，需要重新转发并hop值加1，如果不是，则不进行转发；如果PIT中没有，则记录该条请求，其中hop=兴趣包hop+1，count=1，sendstamp=当前时间戳，并生成新的兴趣包转发。

当接收到数据包时，检查PIT中是否有相应的兴趣包，如果没有，同时也没有相同内容的缓存，则马上将数据包转发；如果有，则查看PIT中的hop值：如果为0，则为原始节点，存入缓存，不转发，如果不为0，则将数据包的hop值与PIT中hop值对比，差值在一定范围内，则认为在最短路径上，转发数据包，否则不转发。

这样的信息处理方案有效的利用了VANET有效的广播方式进行信息传输，同时通过对跳数的计算实现的广播的有方向性，减少了广播的范围，时延和带宽的消耗，较有效的解决了ICN应用于VANET面临的信息分发的挑战。

4.总结

由车辆过多引发的不安全、拥堵问题日益严重，人们对VANET的研究更加迫切。VANET具有提供实时准确路况信息，避免不安全行车，了解周边娱乐信息的功能，使得VANET具有明显的应用优势。但又因VANET组网的特殊性，给该项技术的发展带来巨大挑战。本文通过分析VANET网络组成和ICN技术，提出建立一个基于ICN技术的VANET网络。通过ICN技术的以信息为中心的思想指导建立VANET网络，并从ICN工作原理出发，提出将ICN应用于VANET将面临的挑战。对于信息分发挑战提出了一种基于中转次数（跳数）计算的应用方案，在减少广播范围的同时，提高了带宽的利用率，适应于VANET网络的特点。

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［2］吴超，张尧学，傅晓明.信息中心网络发展研究综述［J］.计算机学报，2015， 38（3）：455-470.

［3］刘志坤，李磊，王钢.车载自组织网络（VANET）路由协议［C］.北京：中国智能交通协会，2011：168-184.

姜妮（1992—），女，重庆人，学士，现供职于重庆三峡职业学院，研究方向：电子通信。