具有帶寬粘合、無縫移動和基于流量的路由的點對點車載自組織網(wǎng)絡(luò)的制作方法
【專利摘要】點對點車載自組織網(wǎng)絡(luò)是以用于覆蓋數(shù)據(jù)/應(yīng)用的分散模式的手段的分布式P2P模式以及用于減少碰撞的粘合技術(shù)實現(xiàn)的，這對于802.11p的接受VANET標準而言是顯著優(yōu)越的。本發(fā)明的技術(shù)提供了各種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)至數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的單個抽象層中的虛擬化，在半RTT加上硬件切換時間內(nèi)在具有不同的鏈路層特征的各種數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之間的快速軟和硬切換，在數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中和之間的數(shù)據(jù)通信的完整的負載平衡，數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)資源如能夠為每個互聯(lián)網(wǎng)會話進行多路徑單播的可用帶寬（在網(wǎng)絡(luò)用戶之間的可用資源的最佳分配）的優(yōu)化，利用最短路徑算法以進行自組織接入網(wǎng)絡(luò)路由。
【專利說明】具有帶寬粘合、無縫移動和基于流量的路由的點對點車載自組織網(wǎng)絡(luò)
[0001 ] 相關(guān)申請案
[0002]本申請要求于2013年7月30日提交的序列號為61/860,246的美國臨時申請的優(yōu)先權(quán)，其整個內(nèi)容以引用方式并入本申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明一般涉及車載自組織網(wǎng)絡(luò)(VANET)、網(wǎng)狀W1-Fi網(wǎng)絡(luò)以及由用戶預(yù)定設(shè)備(CPE)所形成的作為接入網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)，且特別涉及信道分配、路由、流量控制、在VANET中促進帶寬共享的方法以及用于提供無線數(shù)據(jù)帶寬的業(yè)務(wù)模式，其中第三方供應(yīng)商通過手持機提供各種電子服務(wù)。
【背景技術(shù)】
[0004]本發(fā)明的背景的說明開始于不具有路側(cè)單元的VANET。由于路側(cè)單元大多充當至互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)關(guān)，這種VANET變成巨大的內(nèi)聯(lián)網(wǎng)，其為隔離的IP(互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議)網(wǎng)絡(luò)。這種VANET將在本申請中被稱之為純VANET。
[0005]純VANET的主要問題是其性能。首先，在兩個通信端點之間所需的跳數(shù)會變得過大。第二，如果在街上的VANET車輛不足，那么純VANET則會被斷開。
[0006]為了理解這個問題，要考慮其中兩個VANET車輛彼此進行通信且在其之間具有300km公路距離以使其相分離的情況。使用定向天線，在單跳上在發(fā)射和接收車輛之間的距離可高達2-6km。因此，在這兩個車輛之間往返行程中的跳數(shù)為100至300。如果每跳延遲為5毫秒，在兩個車輛之間的總的往返時間可高達1500毫秒，這是不可接受的。因此，對于要實踐的純VANET而言，有必要使每跳延遲最小化。進一步地，另一種處理延遲問題的方式為使在兩個通信端點之間的跳數(shù)最小化。
[0007]純VANET的另一種主要的技術(shù)問題是缺少集中化基礎(chǔ)設(shè)施。在純VANET中，整個網(wǎng)絡(luò)由被安裝在VANET車輛中的VANET裝置組成。典型的，VANET為具有有限的計算和通信能力的遠程信息處理箱。沒有集中化服務(wù)器、交換機、路由器或其他重型遠程通信器件，其通常是由運營商進行部署的。所面臨的挑戰(zhàn)是要實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制和管理功能，如路由、連接建立/拆除，而不在集中化基礎(chǔ)設(shè)施中組織這些器件。
[0008]因此，純VANET對于提供通常由運營商所提供的遠程通信服務(wù)，如移動語音、移動互聯(lián)網(wǎng)等來說是遠遠不夠的。
[0009 ]第二，本發(fā)明的背景是關(guān)于在VANET中的最佳路由和激勵進行說明的。
[0010]無線技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)達到了不可能超越的理論極限(物理學(xué)的約束)。唯一的方法則是進一步地增加數(shù)據(jù)速率以縮短發(fā)射范圍和使用較小的小區(qū)。由于推出了 iPhone手機，智能手機的需求已猛漲。因此，當帶寬的供給擊中最終瓶頸的時候，對無線移動數(shù)據(jù)帶寬的需求逐步增加。
[0011]對于車輛移動互聯(lián)網(wǎng)(VMI)的服務(wù)而言，該問題是特別嚴重的。在過年十年內(nèi)，世界上所有主要汽車制造商都已花費一大筆錢以開發(fā)遠程信息處理服務(wù)。隨著無線數(shù)據(jù)服務(wù)的日益普及，對車載數(shù)據(jù)服務(wù)的需求也增加了。VMI服務(wù)所面臨的一個主要問題是對高數(shù)據(jù)速率的需要。
[0012]VMI服務(wù)不同于用于小的手持裝置的數(shù)據(jù)服務(wù)。對于智能手機而言，顯示器的大小通常很小(3”-4”的顯示器)。然而，對于車載互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)而言，實際裝置可以是多個手提電腦(10”-20”的顯示器)、多個智能手機或各種車載互聯(lián)網(wǎng)裝置。因此，VMI所需的數(shù)據(jù)速率比智能手機所需的數(shù)據(jù)速率大得多。
[0013]如果在汽車中使用多媒體和流應(yīng)用，數(shù)據(jù)速率則特別的大。對于中等質(zhì)量的視頻流而言，需要最小為800Kbps至1.15Mbps的數(shù)據(jù)速率。對于直播流HDTV而言，數(shù)據(jù)速率要求跳至8-lOMbps。因此，當在同一車輛中具有多個手提電腦流高質(zhì)量視頻時，帶寬要求可跳到10-20Mbps，這在當今的3G或4G網(wǎng)絡(luò)中是不可行的。
[0014]源于LTE技術(shù)的326Mbps的峰值下載速度是誤導(dǎo)性的。這個速度僅能在靠近小區(qū)中心處實現(xiàn)。如果終端與小區(qū)中心相距中距離或遠距離，那么在峰值數(shù)據(jù)速率中的下降則較大-在數(shù)據(jù)速率中的下降則是距離的指數(shù)。進一步地，隨著在每個符號中填充更多的比特，速率更易于受到阻擋物(特別是玻璃建筑物和電梯)的干擾。因此，如果在汽車中不需要HDTV流，那么傳統(tǒng)的宏小區(qū)架構(gòu)則不再是可行的。
[0015]因此，盡管運營商都在鼓吹4G(LTE、WiMAX、HSPA+)技術(shù)，但VANET架構(gòu)幾乎肯定是需要的。不管將會發(fā)生什么，由于物理學(xué)施加的基本限制，在車輛中提供HDTV和其他高帶寬服務(wù)的唯一方法是經(jīng)小的小區(qū)短距離發(fā)射基礎(chǔ)設(shè)施而實現(xiàn)。由于車輛是移動的，基礎(chǔ)設(shè)施必須是自組織的-這表示VANET架構(gòu)。
[0016]最常見的VANET架構(gòu)是基于W1-Fi技術(shù)的。目前，IEEE處于基于該架構(gòu)使802.1 Ip(WAVE)技術(shù)標準化的過程中。
[0017]在VANET中，有兩種通信:車對車(V2V)和車對路側(cè)(V2R)。對于VANET而言有兩個主要的技術(shù)問題:(a)在自組織通信中的高MAC(媒體接入控制)層開銷，以及(2)低效率的路由。
[0018]在當今的VANET技術(shù)中，車輛通過調(diào)諧至相同的信道而彼此進行通信。由于W1-Fi是基于CSMAC/A(載波偵聽多路訪問/沖突避免)控制方案的，如果其感測到信道是未使用的，發(fā)射器則被允許進行發(fā)送。這可導(dǎo)致包沖突。這種問題被稱為隱藏節(jié)點問題，其包括兩個子問題:隱藏終端問題和隱藏發(fā)射器問題。有兩種方法以解決這個問題:(I)顯式保留，
(2)以及隱式保留。
[0019]在顯式保留的方法中，常用的方法是使用RTS(請求發(fā)送)和CTS(清除發(fā)送)信令以保留包/幀隙。這種方案可能會產(chǎn)生過多的延遲且不適于實時應(yīng)用。其它顯式保留方案使用TDMA(時分復(fù)用)方法。一個實例被稱為STDMA(自組織TDMA)，其被用于在船舶之間進行通信的被稱之為AIS(自動識別系統(tǒng))的商業(yè)系統(tǒng)中。
[0020]在隱式保留方法中，使用了優(yōu)先排隊。這是由IEEE802.1lp所采用的方法。這種方案的問題是延遲是無限制的。
[0021]無論使用哪種方案，在控制信令中均浪費了過多的時間量。對于大多數(shù)的數(shù)據(jù)應(yīng)用而言，任何大于300ms(毫秒)的RTT(往返時間)則是幾乎不能忍受的。對于實時應(yīng)用，如語音會話而言，大于250ms的RTT是不可能的?，F(xiàn)在，MAC層控制可在VANET中使每一跳增加高達20-30ms o如果包必須在VANET中遍歷10跳，在VANET中所導(dǎo)致的延遲已為200_300ms，從而使VANET不適于作為高質(zhì)量的互聯(lián)網(wǎng)媒體。
[0022]為了使VANET內(nèi)的跳數(shù)最小化，有必要允許更多的發(fā)射器以發(fā)送至相同的接受器。如果未進行保留，這則會在接收器導(dǎo)致包沖突。這個問題會產(chǎn)生兩個問題。如何從一組VANET節(jié)點選擇合適的接受器以及如何使包沖突最小化呢？
[0023]對于VANET來說，另一個主要的技術(shù)問題是路由無效的和不可靠的。傳統(tǒng)的最短路徑路由在網(wǎng)絡(luò)拓撲會快速變化的自組織網(wǎng)絡(luò)中做得不好。通常，為了找到最佳路徑的計算花了太多的時間，且路徑發(fā)現(xiàn)仍是有問題的(例如，具有長潛伏期)。此外，單個或多個故障可輕易地斷開節(jié)點。
[0024]在VANET部署中的主要商業(yè)問題是獲得路側(cè)接入點的臨界質(zhì)量。本發(fā)明還提供了一種激勵路側(cè)商家和居民以經(jīng)接入點共享其寬帶帶寬的方法。
[0025]為便于參考，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的VANET將被稱為VINET(車輛網(wǎng)絡(luò)間網(wǎng)絡(luò))。
[0026]第三，本發(fā)明的背景是關(guān)于P2P移動虛擬網(wǎng)絡(luò)運營商模式和路由而進行解釋的。在VANET中，對于V2V(車輛對車輛)和V2R(車輛對路側(cè))數(shù)據(jù)通信而言，免費W1-Fi帶寬是可用的。VANET的主要應(yīng)用是VMI (車輛移動互聯(lián)網(wǎng))，其中汽車中的用戶通過充當對互聯(lián)網(wǎng)的回程接入點的網(wǎng)關(guān)連接至互聯(lián)網(wǎng)。VANET運營商為回程帶寬進行支付，且VANET車主為VANET中的W1-Fi帶寬進行支付。在這種情況下，車主共享V2V帶寬且車主和VANET運營商共享V2R帶寬。運營商在此設(shè)置中對帶寬負責(zé)。
[0027]然而，當在街道上的VANET車輛的數(shù)量太少，例如，在夜間或節(jié)假日期間，VANEI^營商將使VANET車輛直接連接至網(wǎng)格蜂窩載體。在本發(fā)明的編寫中，沒有商業(yè)VANET是可操作的，且通常運營商將向車主提供VMI服務(wù)。
[0028]為了解鎖V2V和V2R帶寬的經(jīng)濟價值，不僅僅需要好的業(yè)務(wù)模式。更需要的是將使VANET商業(yè)上可行的技術(shù)。阻礙VANET成為商業(yè)可行的兩個主要問題為:(a)在自組織通信中的高MAC(媒體接入控制)層開銷，以及(2)低效率的路由。
[0029]在當今的VANET技術(shù)中，需要彼此進行通信的車輛必需調(diào)諧至相同的信道。由于W1-Fi是基于CSMA C/D(載波偵聽多路訪問/沖突避免)控制方案的，如果其感測到信道是未使用的，所有發(fā)射器則被允許進行發(fā)送。這可導(dǎo)致包沖突。這種問題被技術(shù)性地稱為隱藏節(jié)點問題，其包括兩個子問題:隱藏終端問題和隱藏發(fā)射器問題。有兩種方法以解決這個問題:(I)顯式保留，(2)以及隱式保留。在顯式保留的方法中，常用的方法是使用RST(請求發(fā)送)和CLS(清除發(fā)送)信令以保留包隙。在隱式保留的方法中，普遍使用時分復(fù)用或優(yōu)先級方案來仲裁用于發(fā)射包的許可。
[0030]無論使用什么方案，在控制信令中均浪費了過多的時間量。對于大多數(shù)的互聯(lián)網(wǎng)上的數(shù)據(jù)應(yīng)用而言，任何大于200ms(毫秒)的RTT(往返時間)則是幾乎不能忍受的。對于實時應(yīng)用，如語音會話而言，大于250ms的任何RTT則是被允許的。現(xiàn)在，MAC層控制可在VANET中使每一跳增加高達20-30ms。如果包必須在VANET中遍歷10跳，在VANET中所導(dǎo)致的延遲已為200-300ms，從而使VANET不適于作為高質(zhì)量的互聯(lián)網(wǎng)媒體。本發(fā)明的一個目的是通過使用使所有同時發(fā)生在相同位置上的通信均發(fā)生在正交(重疊)信道上的信道分配策略消除這種瓶頸。
[0031]對于VANET來說，另一個主要的技術(shù)問題是路由無效的和不可靠的。傳統(tǒng)的最短路徑路由在網(wǎng)絡(luò)拓撲會快速變化的自組織網(wǎng)絡(luò)中做得不好。通常，為了找到最佳路徑的計算花了太多的時間，且路徑發(fā)現(xiàn)仍是有問題的(例如，具有長潛伏期)。此外，單個或多個故障可輕易地斷開節(jié)點。
[0032]本發(fā)明的另一個目的是提供一種在VANET中的有效且可靠的路由機制，從而使路由計算為簡單的且使所產(chǎn)生的包輸送為可靠且有效的。
[0033]第四，本發(fā)明的背景是相關(guān)于能用本發(fā)明而實現(xiàn)的業(yè)務(wù)方案進行解釋的。Free-Air 的業(yè)務(wù)模式具有多種使免費服務(wù)等貨幣化的方式，且主要的和本機的為 LBMA。
[0034]由于地理定位，LBMA已被吹捧為廣告的圣杯。當消費者實際需要商家的信息時或在他預(yù)期的旅途上樂意接受稍帶的便利性的位置上給出這些廣告。
[0035]對LBMA的CTR(點擊率)比非針對性的廣告好上約10倍左右。根據(jù)Forrester研究，在Chili的使用Navteq的位置點平臺的最近一個月的試驗中，廣告主發(fā)布了高達2.49%的點擊率-比在線橫幅廣告的平均為0.19的點擊率高出13倍。
[0036]Navteq的試驗發(fā)現(xiàn)在位置智能廣告上點擊的消費者中，39%點擊是為了獲得額外的細節(jié)，包括至被廣告的商家零售位置的一個個轉(zhuǎn)彎或一步步地方向。在歐洲，類似的試驗顯示7%的CTR和至“對地圖的點擊”的39%的轉(zhuǎn)換率。
[0037]Navteq補充:“基于位置的廣告的力量是創(chuàng)建虛擬店面?！盠BMA實際在該位置周圍延伸零售商店面的幾英里的半徑，特別是邀請廣告的接收者進來和進行交易。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0038]本發(fā)明的一個目的是提供了使在純VANET中的每跳延遲最小化的虛擬回路路由技術(shù)。
[0039]本發(fā)明的另一個目的是利用基于分布式算法的DHT(分布式哈希表)在純VANET中分配IP地址。
[0040]本發(fā)明的另一個目的是利用基于DHT的分布式算法以存儲和檢索用于純VANET中的節(jié)點的IP地址。
[0041]本發(fā)明的另一個目的是提供分布式算法以修改在純VANET中的路由表，其中路由表啟用了 IP包的虛擬回路路由。
[0042]本發(fā)明的另一個目的是，如果主中繼節(jié)點無法在預(yù)設(shè)的時限內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀塊，則啟用源于次中繼節(jié)點的數(shù)據(jù)幀發(fā)射。
[0043]本發(fā)明的一個目的是提供將使包在VINET中必須要遍歷的跳數(shù)最小化的信道分配算法。
[0044]本發(fā)明的另一個目的是將TDMA(時分多址)方案用作包保留的選項以使VINET中的包沖突最小化。
[0045]本發(fā)明的另一個目的是提供一種方案以從一組潛在的VINET節(jié)點選擇中繼節(jié)點。
[0046]本發(fā)明的另一個目的是提供基于使包與通信流平行流動的原理的路由算法。
[0047]本發(fā)明的另一個目的是提供對路側(cè)商家和居民的激勵以在VINET社交網(wǎng)絡(luò)中共享其寬帶帶寬。
[0048]本發(fā)明的另一個目的是提供用于解鎖房主的W1-Fi帶寬的經(jīng)濟價值的框架，該房主通過P2P MVNO業(yè)務(wù)模式為寬帶互聯(lián)網(wǎng)連接進行支付。
[0049]本發(fā)明的另一個目的是提供用于解鎖VANET運營商和各個通過P2PMVNO業(yè)務(wù)模式參與VANET的車主的V2V和V2R W1-Fi帶寬的經(jīng)濟價值的框架。
[0050]本發(fā)明的另一個目的是提供用于解鎖一件用戶預(yù)定設(shè)備(CPE)，如智能手機、手提電腦、平板PC、MID(移動互聯(lián)網(wǎng)裝置)、roA或任何可通過P2P MVNO業(yè)務(wù)模式經(jīng)無線接口連接至互聯(lián)網(wǎng)的手持裝置的各個擁有者的經(jīng)濟價值的總體框架。
[0051]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，P2PMVNO提供免費的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)服務(wù)以作為激勵以使新的用戶(也被稱為成員或?qū)Φ润w)加入MVNO。免費的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)服務(wù)可包括免費的Vo IP、視頻會議和基于位置的服務(wù)。
[0052]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在街道上的出租車被標靶為在P2PMVNO中的初始客戶，其中每個參與的出租車將從P2P MVNO獲得服務(wù)，如呼叫中心服務(wù)、mVoIP(IP移動語音)、VMI服務(wù)和LBS(基于位置的服務(wù))。
[0053]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，在街道上的復(fù)合W1-Fi網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)是通過使用自組織模式和基礎(chǔ)設(shè)施模式連接在街道上的CPE裝置、路側(cè)AP(接入點)、毫微微小區(qū)AP和微微小區(qū)AP而形成的。
[0054]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，采用帶寬粘合、垂直切換和多路徑包輸送機制以增加總的帶寬和復(fù)合W 1-F i網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
[0055]本發(fā)明的另一個目的是為到達同一位置的所有同時發(fā)生的V2V和V2R發(fā)射分配正交無線電信道。
[0056]本發(fā)明的另一個目的是根據(jù)位置坐標在VANET中設(shè)置虛擬回路。
[0057]本發(fā)明的另一個目的是啟用源于單個來源至單個目的地的多路徑包，其中部分路徑駐于VANET或復(fù)合W1-Fi網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，使用分布式算法以在分布式數(shù)據(jù)庫中的復(fù)合W1-Fi網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中存儲節(jié)點的IP地址。該算法是基于DHT (分布式哈希表)的。
[0059]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，復(fù)合W1-Fi網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)基于使用DHT的分布式算法進行自縮放、自修復(fù)和自組織。
[0060]Free-Air為虛擬基礎(chǔ)設(shè)施(VI)服務(wù)，這是因為其將全球的大量的免費資源組織成為有用的分布式設(shè)施以提供三種免費服務(wù):(a)至街道/商業(yè)區(qū)域上的互聯(lián)網(wǎng)的免費W1-Fi接入，(b)對數(shù)據(jù)的移動性支持，以及(c)對流應(yīng)用，如IP語音(VoIP)的移動性支持。
[0061]免費資源為個人或商家所擁有的移動終端(智能手機、手提電腦、平板電腦和移動互聯(lián)網(wǎng)裝置)、W1-Fi接入點(AP)和臺式電腦和服務(wù)器。由于Free-Air的業(yè)務(wù)模式所提供的強激勵，業(yè)主很愿意分享這些資源。
[0062]移動終端的業(yè)主有著強烈的動機以在公共區(qū)域(街道、廣場、商場走廊)和在商業(yè)場所(店)中獲得免費的W1-Fi帶寬。今天，很多人將簡單地去星巴克或任何提供免費W1-Fi的商店以僅僅進行連接。
[0063]商家通常很樂意提供免費的W1-Fi帶寬，這是因為這易于增加銷售額。在Free-Air模式中，主要贏利就是所謂的廣告流量。這是基于位置的移動廣告(LBMA)方案。商家將能夠通過使用在啟用Free-Air的移動終端上運行的免費應(yīng)用的移動廣告提供電子優(yōu)惠券和特別優(yōu)惠。Free-Air的虛擬基礎(chǔ)設(shè)施將根據(jù)規(guī)定的一組條件將手持機與商家相匹配。
[0064]移動性支持是用于W1-Fi用戶的重要增強。在繁忙的街道或購物廣場，將會有許多免費的W1-Fi APo體驗停止和再連接的網(wǎng)絡(luò)接入是件討厭的事。通過在W1-Fi小區(qū)之間的無縫移動性，用戶將不會感知到已發(fā)生切換。
[0065]如Skype的商業(yè)級VoIP服務(wù)將享受在兩個W1-Fi小區(qū)之間的無縫切換。由于這些VoIP服務(wù)都是免費或非常便宜的，所以對使手持機擁有者進入Free-Air W1-Fi區(qū)中的激勵則是非常強的。
[0066]為了獲得全部好處，個人和商家均必須成為Free-Air社區(qū)的成員。成員將免費提供。為了換取好處，一旦其處于Free-Air區(qū)內(nèi)，手持機擁有者則必須同意在其終端上運行Free-Air應(yīng)用。同樣地，商家必須運行允許其將移動廣告發(fā)送至匹配的手持機的Free-Air應(yīng)用。成員的所有設(shè)備(手持機、AP和PC)必須允許插入啟用Free-Air服務(wù)的功能性的輕量型Free-Air軟件。
[0067]由于各方(個人和商家)將僅能通過加入Free-Air成員而獲得極大的好處，在很短的時間內(nèi)將獲得龐大的顧客群。
[0068]在Free-Air業(yè)務(wù)模式的第二階段中，將構(gòu)造商業(yè)VANET(車輛自組織網(wǎng)絡(luò))。在該VANET中，將在VANET車輛上安裝具有多個天線的遠程信息處理箱。此外，也將安裝在路側(cè)上使用802.1Ia信道的多天線的W1-Fi AP。將與主要城市或都會區(qū)域的當?shù)卣献髟O(shè)立初始VANET。當?shù)卣畬⒑軜芬鈪⑴c這樣的項目，這是因為VANET將提供兩個重要的民事服務(wù):(a)用于智能交通系統(tǒng)的遠程信息處理服務(wù)，(b)用于政府和公眾的車輛移動互聯(lián)網(wǎng)(VMI)服務(wù)。最初，僅有的VANET車輛將是公交車和政府車輛。稍后，將增加出租車和私家車。
[0069]在其最終的形式中，F(xiàn)ree-Air業(yè)務(wù)模式將成為MVNO(移動虛擬網(wǎng)絡(luò)運營商)的新品種。在傳統(tǒng)的MVNO模式中，運營商提供語音和數(shù)據(jù)服務(wù)。在Free-Air模式中，將僅提供無線數(shù)據(jù)帶寬(免費和收費的)Tree-Air將能夠通過第三方供應(yīng)商為其成員提供眾多且高度多樣化的應(yīng)用，如VoIP、IPTV、頭條新聞、電子商務(wù)、電子娛樂等。只要其是通過移動終端啟用的，通過Free-Air提供的服務(wù)和應(yīng)用的類型則將是無限的。在這個意義上，F(xiàn)ree-Air運營商為多元化通信供應(yīng)商。
[0070]在家里或公司的網(wǎng)站上，F(xiàn)ree-Air提供由業(yè)主和企業(yè)所訂購的在寬帶連接上稍帶的W1-Fi帶寬，這類似于由運營商所提供的毫微微小區(qū)服務(wù)。在街道及商業(yè)樓宇上，F(xiàn)ree-Air 提供了由商家共享的免費 W1-Fi 帶寬。在車輛內(nèi) ,Free-Air提供了使用VANET的收費VMI。其僅在鄉(xiāng)村地區(qū)或非Free-Air的區(qū)域中。Free-Air功能通過第三方運營商基礎(chǔ)設(shè)施提供了收費的帶寬。
[0071]為了實現(xiàn)達到上述目的，本發(fā)明提供了一種包括多個移動節(jié)點和多個固定節(jié)點的電子數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。移動節(jié)點包括被安裝在人控車輛中的車輛通信裝置。人控車輛沿預(yù)定路徑移動。移動節(jié)點包括發(fā)送數(shù)據(jù)的起始節(jié)點、中繼數(shù)據(jù)的中繼節(jié)點以及接收數(shù)據(jù)的結(jié)束節(jié)點。沿包括用于數(shù)據(jù)通信的中繼節(jié)點的路徑形成虛擬回路。虛擬回路是由路徑進行識別的;其中數(shù)據(jù)從起始節(jié)點至結(jié)束節(jié)點的路由是用P2P路由算法進行的。固定節(jié)點包括被安裝在固定通信結(jié)構(gòu)中的固定通信裝置。固定節(jié)點被連接至互聯(lián)網(wǎng)。
[0072]預(yù)定路徑包括多個用于車輛的道路，且固定節(jié)點包括多個沿道路進行安裝的路側(cè)單元。固定節(jié)點還包括多個商業(yè)單位。向商業(yè)單位的商家通知移動節(jié)點接近商業(yè)單位的信息。商家向移動節(jié)點的用戶提供時間和位置相關(guān)的廣告。廣告是由移動節(jié)點的用戶進行過濾的。移動節(jié)點相對于固定節(jié)點的位置形成了用于移動節(jié)點的地圖。向商家提供用戶偏好以及用戶在地圖中的位置。
[0073]道路包括多個區(qū)域。虛擬回路被綁定至區(qū)域。虛擬回路在層2運行以作為對層3的服務(wù)。數(shù)據(jù)幀在層2以虛擬回路ID進行識別。節(jié)點查找虛擬回路ID、檢索下一信道的識別符以使用虛擬回路ID從虛擬回路發(fā)射幀，由此處理延遲是由虛擬回路ID的查找時間和用于檢索下一信道的識別符的時間所組成的。
[0074]利用廣播選擇中繼節(jié)點，從而使在發(fā)射節(jié)點和接收節(jié)點之間的距離增加至提供最小有效帶寬的閾值，由此使在兩個端點之間的跳數(shù)被最小化。
[0075]路由表包括記錄。記錄包括VCID、節(jié)點狀態(tài)字段和下一信道ID。節(jié)點通過分區(qū)ID和供節(jié)點載有通信的虛擬回路的數(shù)量保持對位置的跟蹤。
[0076]P2P路由算法進行用于每個節(jié)點的當前分區(qū)位置的更新，檢測在已離開網(wǎng)絡(luò)的虛擬回路中的節(jié)點，在已在其節(jié)點中發(fā)生改變的虛擬回路中選擇新的節(jié)點，確定在每個虛擬回路中用于每個節(jié)點的信道數(shù)量，根據(jù)在節(jié)點中的變化更新路由表并設(shè)置和拆卸虛擬回路，由此反映車輛相對于道路的移動。
[0077]分區(qū)的GPS坐標被映射至在分區(qū)中節(jié)點的IP地址，由此節(jié)點的IP地址大致反映了節(jié)點的GPS坐標。每個節(jié)點維護在其所在的分區(qū)中的有效IP地址的表。表使用分布式哈希表算法進行更新，由此可避免IP地址的沖突。
[0078]用于車輛的預(yù)定路徑包括相對拓撲，其中所有移動節(jié)點在具有大致為零的相對速度的相同道路上移動。在相同道路上的所有移動節(jié)點的子集形成不及時發(fā)生改變的相對拓撲。從和至在相對拓撲內(nèi)的節(jié)點的包被限制以被限于通過在移動節(jié)點和毗鄰節(jié)點的子集中的節(jié)點進行路由，由此在網(wǎng)絡(luò)中的路由被分解成與各個相對拓撲相關(guān)聯(lián)的路由。
[0079]進行路由，從而使從互聯(lián)網(wǎng)流至移動節(jié)點的包處于通信流的反平行方向中，且從移動節(jié)點流至互聯(lián)網(wǎng)的包處于通信流的平行方向中，由此減少了對強制切換的需要。
[0080]在相同道路上的所有移動節(jié)點被組織成不相交子集。每個不相交子集被分配有離散的顏色。從一個顏色子集向下一個顏色子集轉(zhuǎn)發(fā)包。
[0081]在塊中保留數(shù)據(jù)幀。每個塊被分配有塊ID。許多中繼移動節(jié)點被指定為備用中繼節(jié)點。如果出現(xiàn)超時，進行檢測的備用中繼節(jié)點則重新發(fā)射該塊。塊ID在從源移動節(jié)點至目標固定節(jié)點的所有發(fā)射中是唯一的。
[0082]控制平面維護拓撲表和IP地址表以使移動節(jié)點和固定節(jié)點根據(jù)IP地址找到彼此；分配信道;并計算每個移動節(jié)點用于啟動預(yù)期切換的潛在軌跡。
[0083]在使用多個帶寬的相同的TCP連接中發(fā)射包，由此帶寬粘合增加了吞吐量。
[0084]車輛通信裝置的用戶設(shè)有適于在固定位置上使用的固定通信裝置，被包括作為網(wǎng)絡(luò)的一部分且被認證為用于相同的用戶。
【附圖說明】
[0085]圖1示出在區(qū)域設(shè)置中的虛擬回路。
[0086]圖2示出在公路的方向上在虛擬回路中的信道分配。
[0087]圖3示出在與公路相反的方向上在虛擬回路中的信道分配。
[0088]圖4示出在用于上傳的公路上的紅/綠層相對拓撲中的信道分配。
[0089]圖5示出在用于下載的公路上的紅/綠層相對拓撲中信道分配。
[0090]圖6示出具有協(xié)作運營商AP的典型的P2P復(fù)合網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。
[0091]圖7示出在大都市區(qū)域中的典型的復(fù)合P2P網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。
[0092]圖8示出在農(nóng)村地區(qū)中的典型的復(fù)合P2P網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。
[0093]圖9示出在復(fù)合網(wǎng)狀運營商網(wǎng)絡(luò)中的帶寬粘合。
[0094]圖10示出在復(fù)合網(wǎng)狀運營商網(wǎng)絡(luò)中的垂直切換。
[0095]圖11示出在復(fù)合網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的正交信道分配。
[0096]圖12示出在復(fù)合網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的基于區(qū)域的路由。
[0097]圖13示出在C節(jié)點上的進出操作。
[0098]圖14示出在C節(jié)點上的轉(zhuǎn)發(fā)操作。
[0099]圖15示出在C節(jié)點上的組播操作。
[0100]圖16示出帶寬粘合的實例。
【具體實施方式】
[0101]I ^vanet
[0102]本發(fā)明解決了純VANET的三個問題:長的每跳延遲、在往返中的大量的跳以及不具有集中化基礎(chǔ)設(shè)施的控制和管理。關(guān)鍵概念是虛擬回路(VC)路由和基于分布式DHT的算法。
[0103]在本節(jié)的其余部分中，VANET節(jié)點將可與VANET車輛互換使用。為了簡化說明，VANET節(jié)點將也被稱為節(jié)點。
[0104]虛擬回路的定義
[0105]在固定網(wǎng)絡(luò)中的虛擬回路和純VANET中的虛擬回路之間有著根本的區(qū)別。在經(jīng)典的ATM(異步傳輸模式)技術(shù)中，虛擬回路(VC)是在源節(jié)點和目的地節(jié)點之間的固定路徑。該路徑是固定的且從設(shè)置時候開始至拆除時候為止從未改變。進一步地，VC被綁定至其源和目的地端點。因此，VC是通過路徑和兩個端點進行識別的。然而，在IP世界中，連接僅是通過兩個端點進行識別的，且沒有對該路徑的依賴性。
[0106]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，VC僅是由其路徑而非端點進行識別的。這是有意義的，這是因為VC現(xiàn)在僅充當路徑識別符，而不是連接識別符。為了識別連接，一個人必須在IP世界中前往層3和層4，連接是由源IP地址、源端口號、目的地IP地址和目的地端口號進行識別的。因此，認識到VC是嚴格的路徑概念是很重要的。
[0107]認識到在VANET中，連接的包將在不同的時間在不同的路徑中行進也是很重要的。原因是簡單的:所有節(jié)點是移動的-隨著節(jié)點移動，路徑將發(fā)生改變。
[0108]因此，關(guān)鍵是在路徑和連接之間進行區(qū)分。在本發(fā)明中，VC是嚴格的路徑概念。
[0109]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，VC在概念上等同于包的行進路徑。本發(fā)明的設(shè)計原理是包流和通信流是平行的(或反平行的)。因此，VC將被綁定至地理位置，其被稱為區(qū)域。因此，VC為在兩個區(qū)域之間的包路徑。進一步地，在兩個端點之間的完整的包路徑可被分成多個子路徑。因此，在源和目的地之間的完整的包路徑可包括一序列的VC(包的子路徑)。
[0110]虛擬回路的路由
[0111]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，虛擬回路被綁定至其中運行純VANET的街道或公路地圖的區(qū)劃方案。
[0112]在該技術(shù)中，在兩個區(qū)域之間設(shè)置虛擬回路。區(qū)域的特征在于其限定邊界點的設(shè)置，其通常是街道路口?？稍趦蓚€區(qū)域的兩個邊界點之間設(shè)置虛擬回路。這在圖1中示出?？稍趦蓚€區(qū)域之間設(shè)置多個VC。虛擬回路被合適地定義為一個序列的節(jié)點-除了起始節(jié)點和結(jié)束節(jié)點之外，其余的節(jié)點為中繼節(jié)點。在圖1中，未示出中繼節(jié)點，但卻進行了暗示。要注意的是起始節(jié)點可能不是連接的源，且結(jié)束節(jié)點可能不是連接的目的地。VC的起始節(jié)點和結(jié)束節(jié)點簡單地限定了 VC。
[0113]虛擬回路將在層2運行以作為層3的服務(wù)-這類似于ATM虛擬回路以作為在層2對IP層3的服務(wù)。在層2，所有數(shù)據(jù)幀將載有虛擬回路ID。
[0114]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，有兩種方式用于實現(xiàn)在層2的虛擬回路。第一種方法是在MAC層和層3之間部署ATM層。這是通過在VC的起始和結(jié)束節(jié)點插入ATM適應(yīng)層，并在VC的所有節(jié)點插入ATM層而實現(xiàn)的。由于ATM是現(xiàn)有技術(shù)，未給出進一步的細節(jié)。
[0115]第二種方法是基于隱式ATM分層。在這種方法中，未插入顯式ATM層。在MAC層的每個數(shù)據(jù)幀均被作為等同的“ATM幀”進行處理。每個幀將用在層2的VC ID，其被稱為VCID進行識別的。在這個方法中，IP包被分成數(shù)據(jù)幀，其類似于ATM幀或信元。
[0116]在第二種方法中，從一跳至下一跳，無需在傳輸中修改數(shù)據(jù)幀。所有屬于相同的虛擬回路的數(shù)據(jù)幀將載有相同的VCID ο在傳輸中接受數(shù)據(jù)幀后，VANET節(jié)點將立即從幀查找VCID且將使用VCID以從VC路由表檢索向外(或下一個)信道的識別符以發(fā)射幀。在獲得下一個信道的識別符后，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)幀未經(jīng)修改被發(fā)送至合適的發(fā)射器。通過這種方式，則未在傳輸幀上進行層3的操作。僅有的層2操作為讀取VCID并檢索合適的輸出信道識別符。因此，處理量被最小化。
[0117]要注意的是在常規(guī)的W1-Fi層2，數(shù)據(jù)幀將載有發(fā)射節(jié)點MAC地址、接收節(jié)點MAC地址和SSID(服務(wù)集ID)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，無需為VANET數(shù)據(jù)幀載有所有這些識別符。路由表將能夠告知接收幀的本地節(jié)點用于每個VCID的下列內(nèi)容:(a)如果當前的節(jié)點為中繼節(jié)點或起始節(jié)點或結(jié)束節(jié)點，(b)如果接收的數(shù)據(jù)幀要在幀應(yīng)前往的信道的向外信道進行發(fā)射。
[0118]應(yīng)注意的是在常規(guī)的VANET服務(wù)中，遠程信息處理箱也是至在車輛內(nèi)或周圍的手持裝置的W1-Fi接入點(AP)。對于在手持裝置和車輛內(nèi)的AP之間的數(shù)據(jù)幀而言，將需要常規(guī)的SSID、源MAC地址和目的地MAC地址。
[0119]返回至VANET數(shù)據(jù)幀的描述，非傳輸數(shù)據(jù)幀將需要更多的處理。通過定義，非傳輸數(shù)據(jù)幀是在VC的起始節(jié)點的數(shù)據(jù)幀或在VC的結(jié)束節(jié)點的數(shù)據(jù)幀。在起始節(jié)點，每跳延遲主要包括發(fā)射時間；以結(jié)束節(jié)點，每跳延遲主要包括接收時間。
[0120]對于傳輸數(shù)據(jù)幀而言，每跳延遲是接收時間、層2處理時間和發(fā)射時間的總和。要注意的是由于VC設(shè)計，沒有層3處理延遲。層2處理延遲包括VCID查找時間和用于檢索下一個信道識別符的時間。層2處理延遲可通過使用硬件輔助而縮短。發(fā)射時間和接收時間可通過具有更小的數(shù)據(jù)幀(在數(shù)據(jù)幀的更小的有效載荷)而縮短。在純VANET中，帶寬是相對豐富的-常規(guī)的802.1 la/b/g信道的原始帶寬為54mbps。因此，用于使每跳延遲最小化的好的方式是減少在數(shù)據(jù)幀中的有效載荷的大小。這里有一個折衷:由于有效載荷的大小被減小了，作為整個數(shù)據(jù)幀的百分比的數(shù)據(jù)幀報頭的大小則有所增加。因此，只要帶寬是相對豐富的且減少的每跳延遲足夠得關(guān)鍵，那么一個人則可選擇每個數(shù)據(jù)幀相對較小的有效載荷。
[0121]總之，用于減少每跳延遲的方法是通過減少在數(shù)據(jù)幀中的有效載荷的大小并通過使用在層2處理中使用硬件輔助或這兩者而實現(xiàn)的。
[0122]通過廣播進行跳最小化
[0123]—種用于減少在兩個端點之間的跳數(shù)的方式是跳過路由包中的一些節(jié)點。由于所有無線通信和W1-Fi的廣播特性是無例外的，這也是可能的。因此，中繼節(jié)點(在從源至目的地的路徑中的一跳)不一定必須是近鄰節(jié)點；可跳過一些VANET節(jié)點。跳最小化的方法與二次包/幀輸送技術(shù)相聯(lián)接。
[0124]在這里的基本思想是在發(fā)射節(jié)點和接收節(jié)點之間的距離(其為VC的中繼節(jié)點或結(jié)束節(jié)點)應(yīng)最大化，這符合最小帶寬的要求。隨著在發(fā)射節(jié)點和接收節(jié)點之間的距離增加，可用的帶寬也下降了。超過某個距離閾值，有效的帶寬將下降至最低要求的值之下。因此，在選擇中繼節(jié)點中，距離應(yīng)被增加至閾值。選擇中繼節(jié)點的詳細方法將被涵蓋在用于VC建立的描述中。
[0125]VC的建立方法
[0126]這里的問題是通過修改路由表而確定VC的節(jié)點(起始、中繼和結(jié)束)。路由表包括記錄，每個記錄為指令組:[VCID、節(jié)點狀態(tài)、下一信道的ID]。節(jié)點狀態(tài)字段將告知當前節(jié)點是否為具有等同于VCID的ID的VC的中繼節(jié)點、起始節(jié)點或結(jié)束節(jié)點。
[0127]下一信道的ID字段將指出哪一信道用于發(fā)射數(shù)據(jù)幀。此外，每個節(jié)點保持對兩個變量的跟蹤:以分區(qū)ID給出的其位置及其通信量(當前節(jié)點所載有通信所用于的所有VC的總和)。
[0128]在VC中選擇節(jié)點是由節(jié)點的GPS位置所輔助的。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，VC是最方便地由沿街道或公路的線性區(qū)域(或帶)進行限定的。整條帶被分成分區(qū)1、分區(qū)2.......分區(qū)k，其中分區(qū)k是結(jié)束分區(qū)，且分區(qū)I為起始區(qū)域。在街道或公路上的相同側(cè)上移動的分區(qū)中的所有節(jié)點將為用于VC中節(jié)點的候選者。選擇可以是(a)隨機選擇，或(b)依賴于包通信量或(c)依賴于在分區(qū)內(nèi)的GPS位置。
[0129]在VANET中，節(jié)點為移動的。一旦建立了VC，其可能因為兩個原因而需要修改。首先，在VC中的一些節(jié)點可簡單地離開VANET。其次，隨著節(jié)點移動，節(jié)點可能已從一個分區(qū)移至下一個(然后，節(jié)點的VC節(jié)點成員則必須改變)。
[0130]路由表的更新
[0131 ]為了確定和更新在每個節(jié)點的路由表，所有節(jié)點則一起運行分布式算法。該分布式算法實現(xiàn)了下列內(nèi)容:(a)更新用于每個節(jié)點的當前的分區(qū)位置，(b)檢測已離開VANET的VC中的節(jié)點，(C)選擇已在其節(jié)點中發(fā)生改變的VC中的新節(jié)點，(d)確定在每個VC中用于每個節(jié)點的信道數(shù)量，(e)根據(jù)在VC節(jié)點中的變化更新路由表，且(f)設(shè)置或拆除VC。
[0132]進一步地，可具有帶有重疊分區(qū)的2個或多個VC。在這種情況下，必須要完成在相鄰節(jié)點之間的重疊發(fā)射范圍之間的正交信道分配。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，精確的2個VC可在街道或公路的同一側(cè)上具有重疊分區(qū)。圖2和圖3示出正交信道的分配。在圖2中，綠色信道I和紅色信道I是為一個VC分配的信道；綠色信道2和紅色信道2是為另一個VC分配的信道。在圖3中，綠色信道3和紅色信道3是為一個VC分配的信道;綠色信道4和紅色信道4是為另一個VC分配的信道。
[0133]IP地址的純P2P (點對點)的分配
[0134]為了定位其中的節(jié)點位于層3的分區(qū)，本發(fā)明使用在節(jié)點的IP地址和其所在的分區(qū)之間建立I對I (一對一)對應(yīng)的IP地址分配方案。由于整個純VANET是內(nèi)聯(lián)網(wǎng)，這則是可能的?？墒褂肐Pv6或IPv4格式分配IP地址。通過這種方式，VANET節(jié)點的IP地址將大致反映VANET節(jié)點的GPS坐標。
[0135]使用在具有其GPS坐標的分區(qū)和在該分區(qū)中的IP地址之間的專門的(在本申請中為留下來未進行指定的)映射創(chuàng)建對應(yīng)。
[0136]為了避免IP地址沖突，已按分布式和一致的方式做出了分配。由于IP地址具有在節(jié)點所在的分區(qū)和節(jié)點的IP地址之間的I對I對應(yīng)，沖突的檢查是通過在彼此進行通信的在相同分區(qū)中的節(jié)點而實現(xiàn)的。
[0137]每個節(jié)點將跟蹤在其所在的分區(qū)中的有效IP地址。因此，每個節(jié)點將維護在其所在的分區(qū)中的有效IP地址的表。在該節(jié)點的這些表是通過使用分布式哈希表(DHT)算法而更新的。在某種意義上講，每個節(jié)點均是虛擬的DHCP(動態(tài)主機配置協(xié)議)服務(wù)器。作為使用DHT算法的結(jié)果，按P2P方式完成分配。
[0138]用于IP地址的純P2P存儲和查找
[0139]為了啟用路由，遠程節(jié)點需要找到其要與其進行通信的目的地節(jié)點的IP地址。這可根據(jù)基于P2P的SIP(會話發(fā)起協(xié)議)或基于P2P的IP地址查找方案而完成的。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，基于DHT的算法被用于在純VANET中存儲在節(jié)點識別符和節(jié)點IP地址之間的映射。
[0140]在該技術(shù)中，遠程節(jié)點將使用節(jié)點識別符作為檢索被存儲在經(jīng)DHT算法實現(xiàn)的全局(為整個純VANET的意義)分布式IP地址數(shù)據(jù)庫中的IP地址的關(guān)鍵。
[0141 ] 萬一中繼節(jié)點從VANET斷開的情況下的二次包輸送
[0142]在該技術(shù)中，數(shù)據(jù)幀塊也被分配有塊ID。在相同的分區(qū)中，VC具有一個主中繼節(jié)點和至少一個次(備用)中繼節(jié)點。通過利用無線發(fā)射的廣播特性，主和次中繼節(jié)點都將接收所發(fā)射的數(shù)據(jù)幀的相同塊。如果主中繼節(jié)點無法在時限內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)(在接收后發(fā)送)所接收的塊，次中繼節(jié)點將再次發(fā)射相同的塊。
[0143]I1.在VANET中的最優(yōu)路由和激勵
[0144]天線基礎(chǔ)設(shè)施:
[0145]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，每個VINET節(jié)點配備有被安裝在車輛屋頂上的多比天線系統(tǒng)。天線系統(tǒng)是多無線電和擴展范圍的，而天線則可以是定向的或全向的。每個天線還可以是多輸入多輸出(MIMO)天線系統(tǒng)的一部分。
[0146]典型的設(shè)置可具有4個天線，但這不是本發(fā)明的限制。VINET節(jié)點在下文將被簡稱為V節(jié)點。在另一方面，在VINET中路側(cè)的固定基站被稱為R節(jié)點。
[0147]每個無線電可被配置成半雙工(僅用于發(fā)射或僅用于接收)或全雙工(用于發(fā)射和接收，但卻不是同時進行)。
[0148]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在典型的設(shè)置中，無線電是根據(jù)變化的環(huán)境用軟件進行配置的。三種不同的配置被描述如下。
[0149]第一種配置適于在單個主干路或公路上的車輛。在該配置中，2個天線被用作發(fā)射器，且另外2個被用作接收器。因此，每個V節(jié)點能同時進行接收和發(fā)射。被稱為FT(向前/前發(fā)射)的第一信道要發(fā)送至車輛的前部，且被稱為BT(向后/后發(fā)射)的第二信道要發(fā)送至車輛的后部。被稱為FR(向前/前接收)的第三信道要從前部進行接收，且被稱為BR(向后/后接收)的第四信道要從后部進行接收。使用這種設(shè)計，沒有信道被分配用于與在一側(cè)上的車輛進行通信。因此，該配置最適于單個主干路或公路。在該配置中，F(xiàn)T和BT天線優(yōu)選為定向的，且FR和BR優(yōu)選為全向的。
[0150]第二種配置適于格網(wǎng)狀道路。在該配置中，有4個無線電，且4個無線電中的每一個被配置成進行發(fā)射和接收(在不同的時間，由軟件進行控制)。在格網(wǎng)狀道路上，車輛可經(jīng)常來到具有彼此交叉的2個或多個道路的路口。因此，車輛可能需要轉(zhuǎn)彎且仍需繼續(xù)進行連接。在這種情況下，4個無線電被分為與在所有4側(cè):前、后、右和左上的其他V節(jié)點或路側(cè)AP(R節(jié)點)進行通信。優(yōu)選地天線配置包括2個半雙工發(fā)射天線和2個全雙工天線。2個半雙工發(fā)射天線被用作FT和BT，且另外2個全雙工天線被配置為從車輛的周圍進行發(fā)送和接收。在該配置中，半雙工天線優(yōu)選為定向的，且全雙工天線優(yōu)選為全向的。
[0151]第三種配置是完全對稱的。每個天線都是全雙工的。水平空間被分成4個四分之一等分:前、后、右和左。每個四分之一等分占有圓周的360度中的90度。負責(zé)前四分之一等分發(fā)射和接收的天線被稱為FTR;負責(zé)后四分之一等分發(fā)射和接收的天線被稱為BTR;負責(zé)右四分之一等分發(fā)射和接收的天線被稱為RTR;且負責(zé)左四分之一等分發(fā)射和接收的天線被稱為LTR。在該配置中，所有天線可以是定向的或全向的。
[0152]接下來，描述了被稱為AP(接入點)的路側(cè)基站(R節(jié)點)的天線結(jié)構(gòu)。AP通過寬帶信道被連接至互聯(lián)網(wǎng)-通常，寬帶信道是固定絲(銅或纖維)。每個AP配備有至少兩個天線，且每一個均充當全向擴展范圍的無線電。對于AP來說，最適合的位置是在格網(wǎng)狀道路系統(tǒng)中的路口。
[0153]移動基站:
[0154]根據(jù)定義，VANET是自組織網(wǎng)絡(luò)，這意味著W1-Fi裝置形成了單個服務(wù)集，且每個節(jié)點(V或R節(jié)點)使用相同的信道和彼此進行通信。然而，該設(shè)置具有很多問題。首先，由于所有的節(jié)點都位于相同的信道上，有很大的可能會產(chǎn)生RF干擾。第二，由于所有節(jié)點是對等體，因此網(wǎng)絡(luò)管理是困難的。例如，在P2P(點對點)網(wǎng)絡(luò)中很難管理安全性問題。第三，其需要所有節(jié)點按自組織模式進行配置。這使得將手持機連接至VANET為不可能的，這是因為所有已知的手持機均被禁止在自組織模式中運行，由于商業(yè)原因-這是自組織設(shè)置的一個嚴重缺點。第四，P2P設(shè)置假定網(wǎng)絡(luò)的點對點拓撲。然而，這種假定與無線電通信的特性根本上是矛盾的。在所有RF通信中，所有數(shù)據(jù)均進行了廣播且每個節(jié)點可以聽到其是否處于發(fā)射器的范圍之中。在另一方面，基礎(chǔ)設(shè)施模式開拓了無線電通信的廣播性質(zhì)。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所有(V和R)節(jié)點在基礎(chǔ)設(shè)施模式中運行。每個V節(jié)點被配置為W1-Fi基站(BS)或W1-Fi客戶端，或同時為這兩者。為了避免混淆，僅V節(jié)點被稱為BS且僅R節(jié)點被稱為AP0
[0155]因此，每個V節(jié)點為在VINET中的移動基站，而每個AP則是固定基站。
[0156]相對拓撲:
[0157]使用基礎(chǔ)設(shè)施模式，VINET表現(xiàn)得幾乎像固定網(wǎng)絡(luò)一樣，除了拓撲是由兩種節(jié)點所組成的以外。V節(jié)點為移動BS且R節(jié)點為固定AP。在任何時刻，整組的V節(jié)點和R節(jié)點形成互連網(wǎng)絡(luò)的絕對拓撲，其不再是單個或互聯(lián)自組織網(wǎng)絡(luò)。
[0158]在所有V節(jié)點在具有相對速度為零的相同道路上移動的條件下，在相同街道上所有V節(jié)點的子集形成不隨時間變化的相對拓撲。在VINET中，源于和至“固定的”相對拓撲的子集內(nèi)的節(jié)點的包被限制為通過在該V節(jié)點子集中的節(jié)點和鄰近(V或R)節(jié)點進行路由。因此，對于這些包而言，唯一相關(guān)的拓撲是固定的相對拓撲加上鄰近節(jié)點。因此，所有V2V包流僅需考慮相對拓撲。通過這種方式，整個VINET的復(fù)雜路由問題則被分解成與各個相對拓撲相關(guān)聯(lián)的“獨立”的路由問題。要注意的是相對拓撲可具有晶格結(jié)構(gòu)，這是因為其是在相同街道或公路上的V節(jié)點的拓撲。
[0159]平行流的原理:
[0160]相對拓撲的這一概念還有著其他優(yōu)點。要考慮兩種情況:下游包流和上游包流。參考方向是相對于互聯(lián)網(wǎng)而言的。因此，下游流指從互聯(lián)網(wǎng)至V節(jié)點的包流，且上游流指從V節(jié)點至互聯(lián)網(wǎng)的包流。
[0161]對于上游流而言，在與車輛移動的相反方向上發(fā)送包是沒有意義的。其原因是上游流的目的是為了將包發(fā)送至路側(cè)AP。因此，預(yù)期AP的自然選擇是V節(jié)點所接近的一個。將包發(fā)送至在向前移動的車輛后的AP是沒有意義的。如果在與車輛移動的相反方向上發(fā)送包，預(yù)期的AP則從發(fā)送方移開。因此，在一段時間后，預(yù)期的AP變得無法進行連接，且必須進行
[0162]強制切換。因此，對于上游流而言，包流必須與通信流的方向相平行。
[0163]在另一方面，對于下游流而言，情況也是類似的。用于接收包的最好的預(yù)期AP仍是V節(jié)點移至的那一個。因此，對于下游流而言，包流應(yīng)與通信流的方向反平行。
[0164]另一考慮為如果在發(fā)射器和接收器之間有阻擋物，則會衰減RF信號。包應(yīng)按清晰的視線方式在跳與跳之間行進。這也意味著包流和通信流應(yīng)是平行的。
[0165]因此，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，路由是通過下列方針進行設(shè)計的:下游流與通信流的方向反平行，且上游流與通信流的方向平行。該方針被稱為平行(包-通信)流的原則。
[0166]為了解決完整的路由問題，一個人不得不找到用于V2R(或R2V，其被包含在V2R的情況中)流的路由。在這種情況下，一個人不得不考慮包括具有附近路側(cè)AP的固定的相對拓撲的部分絕對拓撲。只要不違反平行流的原則，這些路由則仍然有效。然而，由于在相對拓撲中的節(jié)點將隨時間而移動且固定AP永不移動，不可避免的是包流必須改變其路由，這是因為原來預(yù)期的AP可能變得無法進行連接。必須進行切換。因此，移動性(從一個預(yù)期接收器至新的預(yù)期接收器的切換)是在VINET中的根本性問題。事實上，移動性是在所有移動通信網(wǎng)絡(luò)中，而不僅僅是在VINET或VANET中的根本性問題。平行流原則非常有助于減少對強制切換的需要。
[0167]信道分配:
[0168]本發(fā)明的下一個方面涉及信道分配。信道分配的一個目的是使包必須在VINET中遍歷的跳數(shù)最小化?；叵胍幌?，每個節(jié)點均被限制于有限數(shù)量的天線，且僅有在一個頻帶上的有限數(shù)量的正交信道。例如，802.1la具有8個正交信道。802.1lA具有的優(yōu)點為其具有更多的非重疊的信道;但其具有較小的范圍。然而，由于802.1la頻帶遠沒有802.llg/b所使用的頻帶用得那么多，因此在高速上的實際范圍則實際上更大。在802.llb/g中，僅有3個正交(非重疊的)信道。應(yīng)注意的是，VINET不僅限于使用W1-Fi技術(shù)以進行通信?？墒褂萌魏味坛袒蛑谐绦』緹o線IP技術(shù)。例如，也可使用WiMAX、LTE毫微微小區(qū)或微微小區(qū)技術(shù)。
[0169]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所有路側(cè)AP都配備有擴展范圍的全向天線。進行這種安排的原因是這確保了至和源自路側(cè)AP的包流保持在相同的信道中，即使是車輛駛過AP13S注意的是隨著車輛駛過AP，包流的方向可從平行變成反平行(或反之亦然)。這種變化會導(dǎo)致V2R路由的效率低下。因此，在已達到某個距離閾值后，必須進行強制切換。
[0170]在雙向街道上，按照使信道在相反方向之間為正交的方式進行分配。例如，所有V2V信道被分成兩個正交子集:一個子集用于每一個方向。因此，在通信的相反方向中的包流之間將不具有干擾。
[0171]子集相對拓撲:
[0172]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，為了使跳數(shù)最小化，在相同街道上的所有V節(jié)點被組織成為不相交子集。進一步地，每個不相交子集被分配有離散的顏色。包從一個顏色子集被轉(zhuǎn)發(fā)至下一個(源于一組V節(jié)點的各個V節(jié)點)。如果包在到達路側(cè)AP前遍歷2個顏色子集，該包在VINET中遍歷的跳數(shù)為3 ο此外，每個V節(jié)點的子集形成相對拓撲。
[0173]通常，在顏色子集中的每個節(jié)點將使用相同的信道分配以進行包發(fā)射和接收。然而，這并不是限制。
[0174]要把V節(jié)點包括在子集中的標準是基于SNR(信噪比，有時也被稱為Eb/No)。其原理是在相同子集(也被稱為組)中內(nèi)的每個V節(jié)點能很好地聽到彼此，以至于如果其在相同的信道中發(fā)送至彼此時，則將發(fā)生嚴重的干擾。另一個組織節(jié)點的標準是基于距離。這種節(jié)點組織是VINET的控制平面的函數(shù)。
[0175]然而，有多種方式在相同的街道上組織子集(組)，基于晶格拓撲的下列方法則是一種可能性。在這種方法中，在一個方向上的在相同街道上的所有V節(jié)點被組織為具有兩種顏色:綠色或紅色。綠色表示一層，且紅色表示另一層。因此，在一個方向上的在相同街道上的V節(jié)點的整個拓撲形成交織的紅和綠層的晶格。
[0176]在圖4和圖5中示出了這種安排。在圖4中，上游包流是與通信流一起繪出的。在圖4中，在靠近路側(cè)AP的綠層中有2輛汽車，接著是有3輛汽車的紅層。紅層汽車使用綠色信道I和綠色信道2以將包發(fā)送至前一層，其是綠色的。在紅層后是有2輛汽車的第二綠層。在第二綠層中的這兩輛汽車使用紅色信道I和紅色信道2以將包發(fā)送至前一層，其是紅色的。
[0177]圖5是類似的，除了其僅示出了下游包流外?，F(xiàn)在，第一綠層汽車使用綠色信道3和綠色信道4以將包發(fā)送至后一層，其是紅色的。紅層汽車使用紅色信道3和紅色信道4以將包發(fā)送至后一層，其是綠色的。
[0178]要注意的是在這個代表性實例(實施例)中，紅色信道I和綠色信道I可以是相同的信道。其原因是這兩個信道都是上游信道且在上游信道中的包按存儲并轉(zhuǎn)發(fā)的方式被一層層地發(fā)送至預(yù)期的AP。因此，由于這些包是沿路徑相同的，發(fā)送和接收可以是(且應(yīng)該是)被布置在不同時間發(fā)生。類似地，紅色信道X可與綠色信道X相同。因此，如果每一層具有2個向前的信道以及2個向后的信道且街道是雙向的，那么所需的獨立信道的總數(shù)僅為4。由于至少有2個為路側(cè)AP所保留的信道，因此在802.1la頻帶中仍然還有2個未使用的信道。因此，通常，根據(jù)V節(jié)點密度和帶寬要求，每一層的向前信道或向后信道的數(shù)量被限制為3。
[0179]因此，包將僅從紅色節(jié)點行進至綠色節(jié)點或從綠色節(jié)點行進至紅色節(jié)點。綠色節(jié)點將在綠色信道中發(fā)送或接收包，且紅色節(jié)點將在紅色信道中發(fā)送或接收包。因此，該相對拓撲具有晶格結(jié)構(gòu)且路由是一直向前的。由于所有路徑是從紅色至綠色至紅色的(且反之亦然)，沒有將形成循環(huán)的路徑。因此，標號糾正算法的經(jīng)典循環(huán)問題完全消失。
[0180]要注意的是這種分層的拓撲方法完全將路由問題從經(jīng)典的最短路徑問題轉(zhuǎn)化為速率分配問題?，F(xiàn)在的問題是如何向每一個可用的向前或向后的信道分配速率。該問題是使用晶格結(jié)構(gòu)的特殊的最大流問題。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，VINET的控制平面為通過在相同的街道或公路上的兩個單獨的AP限定的每個相對拓撲解決該問題。
[0181]在這里的另一個問題是在分解的拓撲方法中分配層(或子集)的問題。很顯然，如果唯一的目的是使VINET路由中的跳數(shù)最小化，那么則應(yīng)該有兩層，一層是綠色的且一層是紅色的。但這可能是不可行的。如果在相同的街道上的兩個分離的AP之間的距離非常遠，那么V節(jié)點則可能從街道的一端至另一端進行通信。進一步地，由于許多V節(jié)點可發(fā)送至相同的V節(jié)點，因此包沖突的機會則將大大增加。因此，層分配問題受到天線功率和在相同街道上的分離的AP之間的距離的限制。該分配還應(yīng)依賴于在相同街道上的V節(jié)點密度。如果V節(jié)點的數(shù)量很大，為了減少干擾，增加層數(shù)則可能是更好的做法。在這種情況下，VINET運營商應(yīng)該在這種繁忙的街道上安裝更多的AP。
[0182]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，層數(shù)大致等于在相同的街道上由距離參數(shù)所分開的兩個分離的AP之間的距離。該距離參數(shù)與V節(jié)點中的帶寬要求成反比。如果V節(jié)點中的帶寬要求很大，該距離參數(shù)則被設(shè)置為很小;否則，參數(shù)則被設(shè)置為很大以使跳數(shù)最小化。
[0183]用于避免包沖突的TDMA
[0184]在分解拓撲方法中，可能的是多個發(fā)送方可發(fā)送至相同的接收方；因此，包沖突則變得極有可能。在分層方法中，綠色節(jié)點從未與綠色節(jié)點直接進行通信，且紅色節(jié)點從未與紅色節(jié)點直接進行通信。這種方法已減少了發(fā)生包沖突的機會。
[0185]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，為了進一步地減少包沖突，使用TDMA保留方案?；叵胍幌?，在分層拓撲方法中，每一層具有多達3個用于發(fā)射的正交信道。因此，充當BS的V節(jié)點可具有將其附至客戶端的多個V節(jié)點。進一步地，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在被分配至相同信道的相同層中可具有多個V節(jié)點。通過相同信道至這些V節(jié)點的發(fā)射應(yīng)使用TDMA保留方案進行協(xié)調(diào)?？墒褂煤侠淼腡DMA方案;其中的一個是TP-TDMA方案。
[0186]然而，由于車輛在移動的事實，在BS和其客戶端之間的延遲可隨時間變化，試圖使吞吐量最大化的外來方案則是不可取的。
[0187]在VINET中，有著為包/幀時隙進行保留的單獨的控制平面。由于V2V延遲隨著車輛的移動而隨時間變化，因此保留方案是基于包(或幀)的組塊(或塊)，而不是單個包(幀)。進一步地，要在發(fā)射的兩個相鄰的塊之間使用足夠的保護頻帶。這樣做是為了避免同步誤差。
[0188]進行塊保留的控制平面可以在帶內(nèi)或在帶外。在帶內(nèi)方案中，在作為數(shù)據(jù)信道的相同信道中發(fā)送控制包(或幀)。在帶外方案中，在不同于數(shù)據(jù)信道的信道中發(fā)送控制包(或幀)。保留可基于輪詢、輪叫或爭論。
[0189]控制平面也選擇了哪些V節(jié)點被用作了中繼節(jié)點。由于獨立信道的數(shù)量被限制為3，因此簡單的策略是在相同層中隨機選擇高達3個V節(jié)點。
[0190]此外，對于下游包流而言，V節(jié)點可從前一層選擇哪些中繼節(jié)點以用于發(fā)送下游包。如果V節(jié)點具有足夠的天線，V節(jié)點應(yīng)使用不同的信道選擇2個或多個中繼節(jié)點(通常，在相同層中的不同的中繼節(jié)點應(yīng)具有獨立的信道)。在這種情況下，將不需要TDMA媒體接入控制以避免包沖突。這是在圖5中所示的情況。
[0191]用于抵消中繼V節(jié)點的損失的方法
[0192]VINET不同于普通的網(wǎng)格蜂窩基礎(chǔ)設(shè)施。可能的情況是V節(jié)點能在任何時刻停止，或V節(jié)點能移動至另一街道或進入車庫結(jié)構(gòu)，從而導(dǎo)致在相對拓撲中的變化。因此，在從源至目的地的路徑上的中繼節(jié)點可突然消失。為了解決這個問題，將在VINET中使用多路徑路由以進行相同的IP連接(單播、組播或任播)。作者發(fā)明的移動性技術(shù)(美國專利申請項下)可用于實現(xiàn)在相同IP連接上的多路徑包輸送。
[0193]根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，也可使用保留和重播方案以恢復(fù)丟失的包。該方案可在結(jié)合或不結(jié)合TDMA鏈路層控制的情況下實現(xiàn)。
[0194]在這種方案中，經(jīng)保留迷你幀發(fā)射被保留。每個保留迷你幀是占用稍多于幾個DIFS(DCF幀間空間)間隔，其中DCF為根據(jù)802.11標準中所限定的分布式協(xié)調(diào)功能。在公共領(lǐng)域中存在大量的保留方案，例如，PCF(點協(xié)調(diào)功能)、HCF(混合協(xié)調(diào)功能)等。保留迷你幀可使用優(yōu)先級排隊方案，如DFC或輪詢或輪叫或混合而進行仲裁。
[0195]在塊中保留數(shù)據(jù)幀:每個發(fā)射器可保留數(shù)據(jù)幀的固定塊。
[0196]然而，固定的尺寸會發(fā)生變化:塊的實際大小可在保留迷你幀中指出。數(shù)據(jù)幀的每一塊可分配有塊ID，其是能聽到保留迷你幀和數(shù)據(jù)幀的所有終端和基站所已知的。在保留迷你幀中，一些中繼V節(jié)點被指定為備用中繼節(jié)點。這些備用中繼節(jié)點將使用定時器以確定在超時閾值內(nèi)是否未發(fā)射了數(shù)據(jù)幀的特定塊。如果超時事件發(fā)生時，則數(shù)據(jù)幀的塊被視為丟失，隨后進行檢測的備用中繼節(jié)點將重新發(fā)射該塊。選擇備用中繼節(jié)點，從而使其聽到數(shù)據(jù)塊的原始發(fā)射;其存儲原始發(fā)射的數(shù)據(jù)塊并使用其在需要的時候進行重新發(fā)射。
[0197]要注意的是塊ID被設(shè)計成在從源V節(jié)點一路至目的地路側(cè)AP(或從源路側(cè)AP至目的地V節(jié)點)的所有無線電發(fā)射中是唯一的。由于該方案是結(jié)合保留方案而使用的，將不會有塊發(fā)射的重復(fù)。為了發(fā)送丟失的數(shù)據(jù)塊，備用中繼V節(jié)點不得不進行指定數(shù)據(jù)塊ID的保留。由于所有中繼節(jié)點將聽到保留迷你幀，僅有一個中繼節(jié)點將重新發(fā)射丟失的數(shù)據(jù)塊。
[0198]控制平面功能
[0199]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，有一個用于VINET管理的單獨的控制平面?？刂破矫娴哪繕税?(I)維護拓撲表(相對和絕對拓撲)，(2)維護IP地址表以使V節(jié)點和R節(jié)點以IP地址找到彼此，(3)信道分配，(4)計算每個V節(jié)點用于啟動預(yù)期切換的潛在軌跡?？刂破矫婵紤]了通過GPS (全球定位衛(wèi)星)映射已知的街道拓撲和VINET的拓撲。
[0200]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，基于分布式哈希表的存儲和檢索算法被用于存儲各種表:拓撲表、IP地址表、潛在的未來V節(jié)點位置的表等。這些表也可在集中式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中實現(xiàn)。
[0201]特別地，如果滿足下列條件中的任一個，控制平面則將觸發(fā)預(yù)期切換。
[0202](a)V節(jié)點移向AP且將要通過AP;
[0203](b)V節(jié)點退出當前的道路并轉(zhuǎn)向另一條道路；
[0204](C)V節(jié)點突然停止并斷開其為其中的一個成員的相對拓撲；
[0205](d)V節(jié)點突然停止充當V節(jié)點；
[0206](e)V節(jié)點大大改變了其速率/位置以使其為其中的一個成員的相對拓撲不再有意義，新的子集成員必須被分配至改變的V節(jié)點。
[0207]此外，用于V節(jié)點的IP地址分配也將通過控制平面進行。由于V節(jié)點通?？筛淖兤涓浇狱c，可能不會使用經(jīng)典的DHCP(動態(tài)主機配置協(xié)議)。一種方式是將IPv6地址分配至V節(jié)點。然而，這不是對本發(fā)明的限制。
[0208]用于激勵帶寬共享的方法
[0209]本發(fā)明還提供了刺激在路側(cè)上的商家和居民設(shè)置AP以共享其寬帶帶寬的激勵。對于商家而言，一種激勵是經(jīng)用于互聯(lián)網(wǎng)連接的路側(cè)AP強制使用V節(jié)點的互聯(lián)網(wǎng)裝置的所有顯示器看到商家的廣告。對于居民來說，一種激勵是在MVNO(移動虛擬網(wǎng)絡(luò)運營商)服務(wù)中將免費或減少收費的成員提供至居民。例如，該MVNO服務(wù)可在許多城市具有很大的覆蓋范圍。免費或減少收費的移動VoIP(IP語音)服務(wù)也可被用作對商家和居民的激勵。
[0210]II1.P2P移動虛擬網(wǎng)絡(luò)運營商模式和路由
[0211]獲得臨界質(zhì)量是建立基于社會網(wǎng)絡(luò)的MVNO中的關(guān)鍵的第一步。由于出租車司機為個人小商人且其在街道上花費了其大部分的時間，其代表了用于最適合于P2P MVNO模式的用戶。
[0212]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，P2PMVNO向出租車司機提供了四種類型的服務(wù):(I)呼叫中心；(2)車輛內(nèi)Vo IP;(3)基于位置的輔助；(4) VMI。在呼叫中心服務(wù)中，MVNO將自動搜索和匹配出租車呼叫方和出租車司機。對出租車的呼叫可按兩種方式完成:基于文本的或基于語音的。在基于文本的出租車呼叫中，文本消息是經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送的，其被直接路由至MVN0。在基于語音的呼叫中，語音識別系統(tǒng)將接收到電話并直接為呼叫方接洽在街道上的出租車司機。
[0213]對出租車的基于位置的輔助包括:(a)交通擁堵信息；(b)估計的行程時間；(C)路由輔助；(C)在位置上的輔助信息:在商店中特別促銷中銷售的物品、在目的地查詢的電話號碼等。
[0214]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，免費的網(wǎng)絡(luò)中基于IP的服務(wù)被用作激勵以將新的用戶招募至P2P MVN0。這種網(wǎng)絡(luò)內(nèi)服務(wù)可包括VoIP、IP視頻會議和基于選擇位置的服務(wù)等。
[0215]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，選擇CPE裝置也是按成本或低價賣給了用戶。這些消費類裝置預(yù)裝有啟用免費的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)服務(wù)的軟件。例如，具有IP視頻會議能力的消費類CPE裝置將啟用用于用戶的免費的IP網(wǎng)絡(luò)內(nèi)視頻會議。這種激勵是用于為P2P MVNO產(chǎn)生病毒式增長或使社交網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)模式的效果滾雪球式增長的有效工具。
[0216]用于P2PMVNO的收入模式包括用于下列內(nèi)容的每月或定期訂閱費:(a)VMI，(b)增值服務(wù)(例如，呼叫出租車服務(wù))，(C)遠程信息處理服務(wù)(基于位置的、與安全相關(guān)的、與通信相關(guān)的等)或(d)固定或移動的VoIP、固定或移動的HDTV/IPTV、固定或移動的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。
[0217]P2P MVNO還可為移動終端，如智能手機、手提電腦和MID等中的專業(yè)軟件收取技術(shù)許可費。此外，可為被安裝在車輛中的AP、網(wǎng)關(guān)服務(wù)器、VMI箱中的專業(yè)軟件收取技術(shù)許可費。專業(yè)軟件可使這些裝置提供無縫切換或帶寬粘合和其他功能。
[0218]進一步地，過量的移動帶寬可被重新銷售給運營商。P2PMVNO還可通過在通過MVNO連接的CPE裝置中的廣告獲得收入。這種裝置可包括
[0219]被安裝在能夠提供IP視頻或語音會議的車輛或家庭/辦公室盒內(nèi)的遠程信息處理箱。
[0220]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，P2P MVNO是通過將3種類型的W1-Fi網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)拼合在一起而形成的:(1)VANET，(2)在街道上的固定網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)以及(3)在街道上的自組織網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)被稱為復(fù)合網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)?？商砑拥母鱾€網(wǎng)絡(luò)的可能的類型包括:(a)家庭/辦公室W1-Fi網(wǎng)絡(luò)，(b)家庭/辦公室毫微微小區(qū)網(wǎng)絡(luò)，(c)家庭/辦公室微微小區(qū)網(wǎng)絡(luò)，(d)VANET’(e)家庭/辦公室自組織W1-Fi網(wǎng)絡(luò)，(f)在街道上的自組織W1-Fi網(wǎng)絡(luò)。
[0221]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，可被添加至復(fù)合網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的各個PCE的類型包括:手提電腦、智能手機、PDA(個人數(shù)字助理)、臺式PC、MID、游戲機、MPM(便攜式媒體播放器)、服務(wù)器、W1-Fi AP等。所有這些裝置的唯一且共同的要求是它們是IP裝置:它們可被連接至IP網(wǎng)絡(luò)。
[0222]在復(fù)合網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的裝置可在基礎(chǔ)設(shè)施模式中運行或具有自組織模式，如在W1-Fi 標準或毫微微小區(qū)標準中所規(guī)定的。
[0223]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，復(fù)合網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)還通過垂直切換被連接至運營商網(wǎng)絡(luò)，包括3G、4G(WiMAX/WiBro)、LTE、HSPA+以及任何未來的運營商級的移動數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)。
[0224]組合的運營商網(wǎng)絡(luò)和復(fù)合網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)被稱之為復(fù)合P2P網(wǎng)絡(luò)。圖6中示出了復(fù)合網(wǎng)絡(luò)。在圖7中示出了用于大都市區(qū)域的復(fù)合網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò);而在圖8中示出了在農(nóng)村地區(qū)中的復(fù)合網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。
[0225]在復(fù)合P2P網(wǎng)絡(luò)中，移動裝置可能必須進行兩種切換:垂直的(在不同種類的帶寬之間)和水平的(在同種帶寬之間)。在圖10中示出了這些切換。
[0226]在復(fù)合P2P網(wǎng)絡(luò)中，裝置可利用由復(fù)合P2P網(wǎng)絡(luò)中的不同子網(wǎng)絡(luò)提供的多個帶寬。這在圖4中示出，其中汽車經(jīng)4條路徑被連接至網(wǎng)關(guān):路徑I和路徑2經(jīng)W1-Fi AP進行連接，路徑3經(jīng)3G/HSPA網(wǎng)格蜂窩塔進行連接;且路徑4通過WiBro網(wǎng)格蜂窩塔進行連接。由于單播的另一端點將僅把包發(fā)送至單個目的地，因此需要使用網(wǎng)關(guān)以實現(xiàn)帶寬粘合。網(wǎng)關(guān)將充當代理:另一端點將把盡可能多的包栗送至網(wǎng)關(guān)，且網(wǎng)關(guān)將把包分布至通往移動裝置，在圖9中的汽車的4個路徑上。
[0227]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在相同位置上的無碰撞的同時發(fā)射是通過將正交信道分配至每一對通信而實現(xiàn)的。重要的是要先明確地定義用于該多無線電技術(shù)的術(shù)語。首先，假定所有通信都是直接的且是雙向的。因此，發(fā)射器也是接收器，且接收器也是發(fā)射器。每個車輛被假定為配備有多無線電定向天線。典型的設(shè)置是每個車輛具有在車輛屋頂?shù)?個無線電定向天線。每個發(fā)射器-接收器對被稱為通信對。
[0228]在一個雙向街道上，在一個方向上可允許的信道與在另一方向上可允許的信道正交。例如，在東-西向公路上，所有向東的車輛被允許使用奇數(shù)信道進行通信，而向西的車輛則僅被允許使用偶數(shù)信道進行通信。在圖11中示出了正交信道分配的一個實例。
[0229]適應(yīng)于街道交通和拓撲的簡單啟發(fā)法被用于分配信道。這些信道是位置受限的。例如，為了與在向北的街道上前部或后部的車輛進行通信，所允許的信道可被設(shè)置為在集合{2，4}中；但為了與在一側(cè)上的車輛進行通信，所允許的信道可被設(shè)置為在集合{6，8}中。這些啟發(fā)法可使用機器學(xué)習(xí)或模糊邏輯來進行設(shè)計。
[0230]此外，如果在橫截面上，如果有可用的固定路側(cè)AP，那么對于在與該橫截面相距短的預(yù)定義距離范圍內(nèi)的所有車輛而言，在車輛之間的通信可下降以有利于與路側(cè)AP進行直接通信。
[0231]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，隨著街道上的拓撲改變，用于通信對的信道分配將進行適配。該過程被稱為信道適配算法。該算法考慮了街道拓撲(通過GPS映射而已知的)以及VANET拓撲。
[0232]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，當信道分配算法已認為非沖突信道分配是不可能的時，還使用了顯式保留方案。顯式保留方案可能涉及IP-TDMA保留方案或RTS-CTS方案。
[0233]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，周期性地啟用拓撲掃描算法以掃描和存儲相鄰的網(wǎng)狀裝置。這些裝置可以是VANET節(jié)點或簡單地為CPE裝置。如果斷開了在復(fù)合網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中的任何裝置，緩存的拓撲被用作對所存儲的網(wǎng)絡(luò)拓撲進行初始化。
[0234]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，基于DHT的分布式存儲和檢索算法被用于在復(fù)合網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)中存儲節(jié)點的IP地址。基于DHT的分布式存儲和檢索系統(tǒng)實際上實現(xiàn)了分布式數(shù)據(jù)庫，其中裝置ID可用于作為存儲和檢索IP地址以及其他相關(guān)聯(lián)信息的鑰匙。
[0235]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在VANET中的路由是基于GPS坐標或其他地理坐標的。VANET地圖被分面區(qū)域且路由被分成區(qū)域至區(qū)域(Z2Z)、車輛對區(qū)域(V2Z)、車輛對車輛(V2V)和車輛對路側(cè)(V2R)。
[0236]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，虛擬回路(VC)進行設(shè)置，從而使被分配至特定VC的IP包必須在覆蓋網(wǎng)絡(luò)的特定序列的節(jié)點中行進，該特定序列的節(jié)點構(gòu)成了覆蓋網(wǎng)絡(luò)中VC的路徑。
[0237]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在源和目的地之間的包輸送是通過一個序列的VC完成的，其通過了路由的V2Z、Z2Z和Z2V段。這在圖12中示出。
[0238]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，從任何車輛至任何區(qū)域的VC數(shù)量被限制為4。
[0239]根據(jù)本發(fā)明的一個方面，要選擇用于路由的VC強烈且主要依賴于街道拓撲和當前的VANET拓撲，且僅微弱地依賴于VC的擁塞。特別地，在VC中的包流是通過路由算法而進行選擇的，從而確保包流平行于通信流。例如，如果車輛要確定VC要到達位于車輛北部的路側(cè)AP，那么則應(yīng)選擇VC，從而使當前的車輛路由平行于包流。理想地，車輛應(yīng)向北方行進。如果在另一方面，車輛在向南的方向行進，那么路由算法將選擇朝向南方的路側(cè)AP。
[0240]IV.Free-Air
[0241 ]獲得作為消費者的手持機擁有者和商家的強激勵
[0242]最終，隨著消費者在車輛或通過步行接近一個位置，源于接近其最終目的地的附近商家的廣告應(yīng)按有吸收力的方式被饋送至其移動裝置。其關(guān)鍵是創(chuàng)建激勵，從而使消費者和商家都覺得有必要去做。
[0243]在Free-Air模式中，經(jīng)兩個強激勵將消費者吸引至平臺:(I)自由帶寬以及(2)附近商家的特價商品和優(yōu)惠。
[0244]由于在無線數(shù)據(jù)定價中的最近變化，手持機用戶的第一和最重要的關(guān)注問題是免費帶寬。如今，隨著智能手機的使用的激增，無線數(shù)據(jù)率達到了理論極限，運營商無法滿足帶寬需求。因此，許多運營商已從吃到飽的固定定價切換至分級定價。預(yù)計所有的運營商都將紛紛效仿。
[0245]今天，手持機用戶可能被引誘至巴克店而只是為了獲得免費的W1-Fi。按照類似且更具吸引力的方式，F(xiàn)ree-Air用戶甚至不必去專門的商店以獲得免費的W1-Fi。在路側(cè)或商場的走廊上的Free-Air的成員商家將提供免費的W1-Fi以換取向用戶的手持機發(fā)送廣告的權(quán)利。
[0246]對手持機擁有者的第二個激勵還涉及貨幣價值。任何消費者主要關(guān)注的問題是價格。由于LBMA具有高得多的點擊率，將強烈地刺激商家以提供特價和誘人的折扣。在韓國，一些超級特賣是時間敏感的。在這種情況中，LBMA的及時性對于消費者來說是特別重要的:相對于其他消費者而言，移動的廣告接收方對這些特價具有不公平的優(yōu)勢。
[0247]從商家的角度來看，最關(guān)注的問題是獲得手持機擁有者的同意以發(fā)送廣告。該同意很容易通過對手持機擁有者進行強激勵以獲得免費的W1-Fi而建立起來。對于商家而言，由于免費的W1-Fi將共享商家現(xiàn)有的寬帶連接，免費的W1-Fi實際上產(chǎn)生了零經(jīng)營成本。在一個版本的業(yè)務(wù)模式中，F(xiàn)ree-Air的運營商將給商家免費的W1-Fi接入點(AP)以作為加入Free-Air成員的激勵。W1-Fi AP的成本將從通過移動廣告完成的每個銷售的百分比削減中請求扣除。
[0248]在道路上對即將到來的商家的預(yù)期中的廣告流
[0249]在Free-AirVANET中，在道路上的車輛被簡單地鏈接為與道路相平行的虛擬回路。廣告流機制將把關(guān)于即將遇到的商店和服務(wù)站的廣告轉(zhuǎn)發(fā)至車內(nèi)手持機。
[0250]這類廣告對于在遠離城市的公路上的旅客來說是關(guān)鍵性的?？紤]坐在行駛在農(nóng)村的公路上的車輛內(nèi)的Free-Air用戶的情況。人們非常希望獲得關(guān)于在其不熟悉的區(qū)域中的可用商店和服務(wù)站的詳細信息。如果手持機用戶選擇他想通過Free-Air應(yīng)用獲得食品服務(wù)信息，那么食品服務(wù)商家將把特殊的電子優(yōu)惠券和其他促銷與行駛方向一起進行轉(zhuǎn)發(fā)。由于這些廣告被電子性地進行發(fā)送和顯示，其可獲得除了路側(cè)廣告牌以外的更豐富的信息集合。路側(cè)廣告牌具有許多缺點:他們會被錯過，他們難于改變且他們不提供優(yōu)惠券。
[0251]貨幣化方案
[0252]Free-Air的主要貨幣化方案有兩種:(a)廣告流(LBMA)機制所產(chǎn)生的任何交易業(yè)務(wù)的固定百分比的削減(b)VMI服務(wù)的月租費。
[0253]其他方案也是可能的且如下所述:
[0254]設(shè)備銷售
[0255]Free-Air還將銷售專用于Free-Air應(yīng)用的手持機。這些手持機可能或可能不被綁定至其他運營商。如果其未被綁定至其他運營商，這些手持機將僅是能通過由Free-Air所提供的免費帶寬進行通信的手持機。因此，這些手持機將非常適于旅客和低收入用戶。如果他們未被綁定至其他運營商，那么僅手持機所需的天線將是W1-Fi的。
[0256]此外，也可銷售配備有兩個W1-Fi天線的專門的手持機。這些手持機將適于通過粘合源于兩個附近的W1-Fi AP的帶寬而獲得更高的帶寬。對于想要高帶寬應(yīng)用的用戶來說，這種手持機將是非常有吸引力的。例如，想要HD視頻流的人們將發(fā)現(xiàn)這些手持機是非常有吸引力的。
[0257]給第三方供應(yīng)商的許可費用
[°258] Free-Air還將對使用嵌入Free-Air中的專有技術(shù)收取許可費用例如，Skype和其他VoIP提供商可能需要Free-Air所提供的無縫移動性。移動IPTV提供商還可能需要在車輛內(nèi)的無縫移動性。HD視頻流應(yīng)用可能需要Fr ee-Air所提供的帶寬粘合。
[0259]MNVO的新品種:具有VANET的虛擬基礎(chǔ)設(shè)施提供商
[0260]在Free-Air業(yè)務(wù)模式的第二階段中，將添加新的激勵:(I)數(shù)據(jù)移動性，(2)車輛內(nèi)的廣告流，(3)具有語音移動性的VoIP，以及(4)車輛移動互聯(lián)網(wǎng)(VMI)服務(wù)。在這四個服務(wù)中，前兩個，數(shù)據(jù)移動性和車輛內(nèi)的廣告流對于Free-Air手持機用戶來說是免費的。
[0261 ] VANET
[0262]盡管有許多用于VANET的建議，但其中的大多數(shù)都是有缺陷的，這是因為他們使用了純自組織網(wǎng)絡(luò)的形式:所有通信共享一個公共信道。該設(shè)置導(dǎo)致大量的無線電干擾并限制了可用的帶寬。由于這個原因，大多數(shù)的VANET被設(shè)計為僅用于遠程信息處理應(yīng)用。對于要求大量帶寬的VMI應(yīng)用來說，空間由4G(WiMAX和LTE)支配的。
[0263]通過對公共交通服務(wù)，如城市公交車和出租車應(yīng)用專有VANET技術(shù)，可構(gòu)造出與其他MVNO相比幾乎免費的全新寬帶基礎(chǔ)設(shè)施。此外，由于P2P架構(gòu)，它是強大的、可擴展的、具有成本效益的，而且甚至具有滾雪球效應(yīng);附接越多的節(jié)點，其則能表現(xiàn)得更好。VANET基礎(chǔ)設(shè)施在長期過程中是一步步建立的。我們第一個目標是公共交通。城市公交車是用于在啟始階段建立VANET的完美目標，接下來配備所有的出租車并隨后銷售售后市場的VANET盒。在最后階段，F(xiàn)ree-Air VANET將是事實上的標準且汽車制造商OEM我們要嵌入的VANET盒。
[0264]用于Free-Air的社交網(wǎng)絡(luò)
[0265]在第二階段中，F(xiàn)ree-Air應(yīng)用軟件也將具有社交網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(SNS)功能。使用這種SNS功能，F(xiàn)ree-Air成員將向其朋友和家庭推薦產(chǎn)品或服務(wù)。病毒性營銷方案可通過建立Free-Air服務(wù)的SNS功能而實現(xiàn)。
[0266]不具有第三方的P2P社交網(wǎng)絡(luò)
[0267]在Free-Air SNS和已知提供商所提供的傳統(tǒng)SNS，如Facebook和Twitter之間的關(guān)鍵差異是Free-Air在不具有第三方的情況下啟用了 SNS。
[0268]在社交聯(lián)系人之間的富媒體通信是不通過第三方網(wǎng)站而直接進行的。
[0269]與第三方網(wǎng)服務(wù)相比，P2P設(shè)置具有多個優(yōu)點。首先，基于P2P位置的SNS不需要GPS信息。因此，即使聯(lián)系人坐在不具有GPS調(diào)制解調(diào)器的臺式計算機前面，其仍可參與基于位置的SNS。其次，在P2P SNS中，沒有被存儲在云中某個地方的集中式數(shù)據(jù)中心中的私人信息。參與P2P SNS的人們將具有對私人信息的更好的保護。第三，很容易設(shè)置和拆除P2P社交網(wǎng)絡(luò)。在不運行專門為例如，F(xiàn)acebook編寫的應(yīng)用的情況下可很容易地設(shè)置和拆除私人倶樂部。
[0270]僅僅因為這三個原因，P2PSNS將最終成為第三方基于網(wǎng)的SNS的顯著競爭對手。
[0271]強大的技術(shù)壁皇
[0272]不過，技術(shù)壁皇已防止了實現(xiàn)LBMA的終極形式。
[0273]LBMA的主要技術(shù)壁皇是根據(jù)規(guī)定的一組條件將商家與手持機匹配所需的數(shù)據(jù)庫的操作。每個單獨的手持機必須基于手持機和商家的位置、手持機的移動方向等而與一組商家相匹配。由于這些搜索涉及僅圍繞某個位置的手持機和商家，使用集中化基礎(chǔ)設(shè)施進行這些搜索和匹配操作是高度非生產(chǎn)性的。分布式基礎(chǔ)設(shè)施不僅是自然的，而且比集中化對應(yīng)物更具有成本效益。
[0274]使用P2P技術(shù)，F(xiàn)ree-Air基礎(chǔ)設(shè)施非常簡單和精簡。在商家和消費者之間沒有中間人實體。不需要專門的服務(wù)器:只有輕量級的軟件被插入商家現(xiàn)有的W1-Fi AP和服務(wù)器中。不需要充當后端的專用數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施。因此，F(xiàn)ree-Air基礎(chǔ)設(shè)施的經(jīng)營成本極低。Free-Air運營商將享受到與需要集中化基礎(chǔ)設(shè)施的運營商不匹配的利潤率。
[0275]不使用GPS的基于位置的服務(wù)
[0276]在廣告流的初始部署中，不需要獲得手持機的GPS坐標。因為廣告流是按P2P方式實現(xiàn)的，因此這也是可能的。每個Free-Air AP被自動鏈接至在一定距離范圍內(nèi)的其他局部Free-Air AP。在Free-Air AP之間的P2P鏈接形成了與被附接至Free-Air AP的手持機相關(guān)的AP的自然地圖。一旦手持機被附接至特定的Free-AirAP，所有代表所有局部商家的附近的AP將接到通知并將廣告轉(zhuǎn)發(fā)至手持機。在手持機上的Free-Air應(yīng)用將根據(jù)手持機用戶所設(shè)定的偏好濾除不想要的廣告。Free-Air(因此為廣告流)的AP也將以P2P的方式進行匹配過程以根據(jù)基于地理定位的規(guī)定條件轉(zhuǎn)發(fā)廣告。使用P2P過程在Free-Air AP之間中繼移動廣告。
[0277]使用該技術(shù)，不需要存儲商家或手持機的位置信息的數(shù)據(jù)庫。這大大降低了在LBMA中搜索和匹配過程中的開銷。
[0278]此外，不需要不斷更新手持機的移動位置。相反地，對于集中化LBMA服務(wù)提供商，如Google或Navteq而言，其必須不斷地基于GPS信息更新手持機的位置。這些頻繁的更新占用了帶寬且處于對帶寬進行分級定價的新時代中，集中化解決方案對于用戶來說具有高度的吸引力。
[0279]P2P技術(shù)的其他好處
[0280]Free-Air虛擬基礎(chǔ)設(shè)施繼承了P2P技術(shù)的所有好處這些包括好像基礎(chǔ)設(shè)施為平的一樣時的完美的可擴展性?；A(chǔ)設(shè)施還有機地增長，且不需要需求預(yù)測。由于設(shè)備的任何分解將僅產(chǎn)生局部影響且基礎(chǔ)設(shè)施是自修復(fù)的，因此基礎(chǔ)設(shè)施還是穩(wěn)健的。此外，由于P2P通信非常難于進行跟蹤，在Free-Air基礎(chǔ)設(shè)施內(nèi)的所有通信都是非常可確保安全的。所有數(shù)據(jù)均進行存儲;對于任何獲得敏感信息的攻擊者或黑客而言，這將是一個噩夢。
[0281 ] Free-Air 應(yīng)用特性
[0282]非侵入式廣告
[0283]一旦在Free-Air區(qū)域中連接了Free-Air手持機，附近的Free-Air AP將把廣告推送至新附接的手持機上。當手持機通電時，F(xiàn)ree-Air應(yīng)用將作為消耗手持機的最小資源的后臺進程運行。
[0284]Free-Air 廣告過濾
[0285]Free-Air應(yīng)用將允許用戶過濾從附近商家獲得的可用廣告。過濾功能將允許按結(jié)構(gòu)方式對廣告進行分類。用戶能設(shè)置開啟和關(guān)閉廣告的特殊特性和子類別。
[0286]依賴于地點和時間的銷售
[0287]由于廣告流的特性是P2P和局部的，商家可在最后一分鐘做出進行自發(fā)的依賴于地點和時間的銷售的決定。例如，面包店可以決定在接近停止營業(yè)時間時打折賣出剩余的面包店的庫存，這是因為這些食品過夜則僅值低得多的價格。可用的商品取決于接近一天快要結(jié)束時的銷售。因此，這類最后一分鐘的局部地點的銷售可僅使用P2P廣告流機制進行設(shè)置。
[0288]這類地點銷售可進行確定和廣告并在30分鐘內(nèi)結(jié)束。廣告的內(nèi)容可以是簡單的，但要能在短距離內(nèi)專業(yè)地顯示和中繼給Free-Air的成員。
[0289]高級Free-Air應(yīng)用特性
[0290]顧客指南
[0291]在該應(yīng)用中，電子顧客指南將對顧客提供下列幫助:
[0292].用于局部區(qū)域中可用商品的價格比較
[0293].用于耐用品的消費者指南
[0294]?產(chǎn)品回顧
[0295].對精密設(shè)備(家庭影院、尚科技廣品等)的指南
[0296].對銷售和特別折扣優(yōu)惠的分類指南
[0297]?在商圈內(nèi)的地圖、目錄服務(wù)和路由輔助
[0298].直接鏈接至商家的POS(銷售點)終端的電子優(yōu)惠券或折扣
[0299].朋友和家庭(社交網(wǎng)絡(luò))的推薦
[0300].用于購買各種商品和服務(wù)的獎勵積分系統(tǒng)[0301 ].用于上述所有的個性化設(shè)置
[0302]一些服務(wù)是收費的。例如，許多消費者指南和產(chǎn)品回顧甚至在互聯(lián)網(wǎng)上都不是免費的。獎勵積分系統(tǒng)也可能是收費的。
[0303]用于商家的現(xiàn)貨(即時)銷售的確定
[0304]Free-Air的獨特優(yōu)勢在于成員購買概況是局部可用的。該信息對于當?shù)厣碳叶允欠浅Ｓ袃r值的。例如，在Free-Air應(yīng)用中，請求手持機擁有者輸入其購買偏好。商家可使用在局部區(qū)域內(nèi)的所有手持機擁有者的這些偏好以確定現(xiàn)貨銷售是否會有利可圖。
[0305]例如，基于在商場內(nèi)或周圍觀察到的Free-Air成員的購買偏好的長期平均值，商家發(fā)現(xiàn)對打印機的潛在需求足夠得高。接著，商家可通過總額折扣購買打印機的庫存并將促銷銷售提供至在商場周圍的手持機擁有者。該信息還可幫助商計劃其地面空間以囤積最需要的商品。這些偏好可很容易地通過Free-Air虛擬基礎(chǔ)設(shè)施收集并按一定費用出售給當?shù)厣碳摇?br>[0306]Free-Air成員可能想去一個不錯的咖啡館。然而，購物中心太大了，以至于無法步行找到最好的一個。但是顧客指南服務(wù)可幫助成員。在Free-Air應(yīng)用上使用選擇的過濾功能，成員可在門口獲得在這個商場里關(guān)于咖啡館的所有可用信息。一旦該特性已被使用一次，成員將重復(fù)使用其以將其保存在大型設(shè)施中的購物中。顧客指南服務(wù)不僅在大型商場中，而且在成員不熟悉其位置的任何商業(yè)場所中都將成為必要的電子指南。例如，使用顧客指南，尋找休息室、到達車庫并找到特定的商店或百貨店都將是很容易的事情。
[0307]在百貨公司中，丈夫可留在大堂椅子上并等待他的妻子完成她的購物。如果其都被連接至Free-Air AP，妻子可獲得用于購物的所有有用的信息且丈夫可在等待時上網(wǎng)。此夕卜，他們兩個可使用源于Free-Air區(qū)域的免費W1-Fi帶寬在購物的整個過程中與彼此聊天。
[0308]當成員到了一個電子市場中心時，許多商店以不同的價格銷售相同或類似的產(chǎn)品。在這樣一個地方，對于顧客而言，綜合性的本地價格比較將是特別有用的！步行檢查所有價格簡直是不可能的；這將會太疲勞了。但是，使用顧客指南服務(wù)，成員可快速地比較所有價格并對準他最感興趣的店以進行購買。
[0309]在遠離城市的公路上的駕駛途中，成員可能需要找到一個地方休息并獲取一些食物。再一次地，這會花費時間并要駕駛在當?shù)爻擎?zhèn)或服務(wù)區(qū)周圍四處查看。
[0310]然而，廣告流將把可用的食物服務(wù)設(shè)施以及價格和位置信息直接按結(jié)構(gòu)方式饋送給成員。例如，如果一個成員僅對特定種類的食物或特定連鎖餐廳感興趣，廣告流則將按電子方式提供無價的指南。
[0311]使用Free-Air VANET，成員可用配備VANET的公交車上的無線寬帶連接接入互聯(lián)網(wǎng)。成員可在公交車上在到目的地之前確定用于進行購物或其他活動的計劃。這是可能的，這是因為廣告流將把本地商家的信息和其他相關(guān)信息轉(zhuǎn)發(fā)至在配備有Free-Air的公交車上的成員。
[0312]用于本發(fā)明的基本技術(shù)總結(jié)如下。本發(fā)明的移動性技術(shù)被命名為P2P移動性或PPM。這么命名的原因是強調(diào)PPM的主要特性是啟用純移動性的形式:點對點的。在傳統(tǒng)意義上，這也被稱為端至端的移動性。
[0313]這么命名的另一個原因是PPM使控制和數(shù)據(jù)平面操作的工作量以非常靈活的方式被分布至端(點)節(jié)點。PPM技術(shù)本質(zhì)上是一種靈活的覆蓋解決方案。由于其靈活性，PPM技術(shù)不一定意味著純P2P控制形式。PPM還可在分層(集中-分布式)架構(gòu)中實現(xiàn)。
[0314]從技術(shù)上講，PPM技術(shù)擁有以下功能:
[0315]1.在單個IP連接中的多路徑包輸送
[0316]2.在IP帶寬的所有組合之間的無疑移動性
[0317]3.NAT(網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換)穿越
[0318]通過多路徑包輸送意味著包能在不同和相同的網(wǎng)絡(luò)中的不同路徑上行進。因此，使用PPM技術(shù)，IP應(yīng)用可同時利用多個網(wǎng)絡(luò)帶寬。當然，特殊情況為包在相同IP網(wǎng)絡(luò)中的不同路徑上行進。
[0319]通過無縫移動性意味著會話不會隨著裝置從一個附接點移至另一個(改變IP地址和端口號)而中斷。這包括了當一個或兩個端裝置發(fā)生物理移動或其簡單地在不移動的情況下改變網(wǎng)絡(luò)附接點時的情況。很顯然，這一定義涵蓋了所有IP移動性的情況:一側(cè)移動和兩側(cè)移動，水平和垂直切換。
[0320]通過NAT穿越意味著正當其在其路徑中穿越NAT或防火墻(或更一般地為中間盒)時包將到達正確的目的地端點。應(yīng)注意的是PPM特別適于動態(tài)NAT穿越的最困難的情況:正當一個或兩個端裝置改變其IP附接點時包穿越NAT或中間盒。
[0321]PPM技術(shù)是通過攻擊IP剛性的基本問題而開發(fā)出來的。IP剛性是具有三個子問題的問題。第一個子問題是IP無法區(qū)分位置身份和主機身份。在IP中，單個IP地址被用于主機及其附接點。該設(shè)計假定主機從未移動。然而，一旦主機要改變其附接點，將斷開至主機的連接。今天，由于NAT穿越的移動性，IP地址始終不發(fā)生改變。第二個IP剛性的子問題是IP并不顯式指定路徑。在IP中，路徑是隱式識別的且在相同連接中的包在單個路徑中行進。這迫使在相同應(yīng)用中的所有包僅使用一個網(wǎng)絡(luò)以及僅使用一個路徑。與此相反，在多路徑包輸送下，主機可同時使用多個無線帶寬。在圖16中示出了帶寬粘合的實例。
[0322]第三個IP剛性的子問題是NAT穿越，其可被理解為由于在穿越NAT或中間盒的IP地址和端口號所發(fā)生的變化，包未到達目的地。
[0323]該IP剛性問題是路由問題。攻擊該問題的最簡單且直接的方法是使IP區(qū)分流。在PPM中，流區(qū)分是通過原子操作而完成的:添加和刪除流身份、在流中轉(zhuǎn)發(fā)包、將源于單個流的包復(fù)制至多個流并將源于流的包分至多個流。這在圖13-15中示出。
[0324]符號T表示四分體，其被定義為〈源AP、目的地AP>對，其中AP(地址端口號)被定義為〈IP地址、端口號〉對。在IP中，四分體唯一地識別會話及其路徑(通過源和目的地IP地址)。在PPM中，插入MTEG(移動性四分體增強組)層以識別流，其被稱為CID(連接ID)。在每個C節(jié)點，其是進行信號處理的軟件模塊，保持CID和四分體的表。這便于進行映射以將CID映射至四分體中以及將四分體映射至CID中。整套操作被稱為C轉(zhuǎn)發(fā)(連接-轉(zhuǎn)發(fā))。
[0325]在PPM中，C轉(zhuǎn)發(fā)概念僅僅是核心概念，其被進一步開發(fā)成特定算法和協(xié)議以完成NAT穿越、移動性和多路徑包輸送。由于PPM是層3技術(shù)，必須在內(nèi)核空間內(nèi)完成這些工作。在用戶空間中，必須要完成切換和移動性管理。這些管理功能類似于由公知的MIH(媒體獨立切換)協(xié)議套件所實現(xiàn)的那些。應(yīng)注意的是PPM還包括用戶空間移動性管理技術(shù)。
[0326]在移動性管理中，PPM還包括快速切換技術(shù)?？焖偾袚Q是利用接入點(AP)或網(wǎng)關(guān)以便將可用IP地址快速關(guān)聯(lián)至需要通過接入點或網(wǎng)關(guān)接入IP網(wǎng)絡(luò)的移動裝置的技術(shù)。
[0327]美國專利申請公開號US2008/0253373(用于在IP通信和計算機網(wǎng)絡(luò)中支持靈活覆蓋和移動性的系統(tǒng)和方法)、US2009/0119393(用于在IP網(wǎng)絡(luò)堆棧中支持移動性和多路徑包輸送的系統(tǒng)和架構(gòu))、US2008/0107124(用于在越過NAT和防火墻盒的IP通信和計算機網(wǎng)絡(luò)中支持移動性和多路徑包輸送的系統(tǒng)和方法)、US2008/0107080(用于在IP網(wǎng)絡(luò)中進行快速切換的快速信道掃描和IP地址獲取的系統(tǒng)和方法)、US2011/0299554(用于動態(tài)NAT和防火墻穿越的解決方案)均通過引用并入本申請。
【主權(quán)項】
1.一種電子數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其包括: 多個移動節(jié)點;和 多個固定節(jié)點； 其中所述移動節(jié)點包括被安裝在人控車輛中的車輛通信裝置;其中所述人控車輛沿預(yù)定路徑移動；其中所述移動節(jié)點包括發(fā)送數(shù)據(jù)的起始節(jié)點、中繼所述數(shù)據(jù)的中繼節(jié)點以及接收數(shù)據(jù)的結(jié)束節(jié)點；其中沿包括用于數(shù)據(jù)通信的所述中繼節(jié)點的路徑形成虛擬回路;其中所述虛擬回路由所述路徑進行識別;其中數(shù)據(jù)從所述起始節(jié)點至所述結(jié)束節(jié)點的路由是用P2P路由算法進行的;其中所述固定節(jié)點包括被安裝在固定通信結(jié)構(gòu)中的固定通信裝置；其中所述固定節(jié)點被連接至互聯(lián)網(wǎng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述預(yù)定路徑包括多個用于車輛的道路，其中所述固定節(jié)點包括多個沿所述道路進行安裝的路側(cè)單元。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述固定節(jié)點還包括多個商業(yè)單位，其中向所述商業(yè)單位的商家通知移動節(jié)點接近所述商業(yè)單位的信息，其中所述商家向所述移動節(jié)點的用戶提供與時間和位置相關(guān)的廣告，其中所述廣告是由所述移動節(jié)點的所述用戶進行過濾的。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電子數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其中移動節(jié)點相對于所述固定節(jié)點的位置形成了用于所述移動節(jié)點的地圖，其中向所述商家提供用戶偏好以及所述用戶在所述地圖中的位置。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述道路包括多個區(qū)域，其中所述虛擬回路被綁定至所述區(qū)域，其中所述虛擬回路在層2運行以作為對層3的服務(wù)，其中數(shù)據(jù)幀在層2以虛擬回路ID進行識別，其中所述節(jié)點查找所述虛擬回路ID、檢索下一信道的識別符以使用所述虛擬回路ID從虛擬回路發(fā)射所述幀，由此處理延遲是由所述虛擬回路ID的查找時間和用于檢索所述下一信道的識別符的時間所組成的。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其中利用廣播選擇所述中繼節(jié)點，從而使在發(fā)射節(jié)點和接收節(jié)點之間的距離增加至提供最小有效帶寬的閾值，由此使在兩個端點之間的跳數(shù)被最小化。7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電子數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其中路由表包括記錄，其中所述記錄包括VCID、節(jié)點狀態(tài)字段和下一信道ID，其中所述節(jié)點通過所述分區(qū)ID和供所述節(jié)點載有通信的虛擬回路的數(shù)量保持對位置的跟蹤。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電子數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述P2P路由算法進行用于每個節(jié)點的當前分區(qū)位置的更新，檢測在已離開網(wǎng)絡(luò)的虛擬回路中的節(jié)點，在其節(jié)點已發(fā)生改變的所述虛擬回路中選擇新的節(jié)點，確定在每個虛擬回路中用于每個節(jié)點的信道數(shù)量，根據(jù)在所述節(jié)點中的變化更新所述路由表并設(shè)置和拆卸虛擬回路，由此反映所述車輛相對于所述道路的移動。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的電子數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其中分區(qū)的GPS坐標被映射至在所述分區(qū)中節(jié)點的IP地址，由此所述節(jié)點的所述IP地址大致反映了所述節(jié)點的所述GPS坐標，其中每個節(jié)點維護其所在的所述分區(qū)中的有效IP地址的表，其中所述表使用分布式哈希表算法進行更新，由此可避免IP地址的沖突。10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其中用于所述車輛的所述預(yù)定路徑包括相對拓撲，其中所有移動節(jié)點在具有大致為零的相對速度的相同道路上移動，其中在所述相同道路上的所有移動節(jié)點的子集形成不及時發(fā)生改變的相對拓撲，其中來自和到達所述相對拓撲內(nèi)的所述節(jié)點的包被限制以被限于通過在移動節(jié)點和毗鄰節(jié)點的子集中的所述節(jié)點進行路由，由此在所述網(wǎng)絡(luò)中的所述路由被分解成與各個相對拓撲相關(guān)聯(lián)的路由。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其中進行路由，從而使從所述互聯(lián)網(wǎng)流至移動節(jié)點的所述包處于所述通信流的反平行方向中，且從所述移動節(jié)點流至所述互聯(lián)網(wǎng)的所述包處于所述通信流的平行方向中，由此減少了對強制切換的需要。12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其中在所述相同道路上的所有移動節(jié)點被組織成不相交子集，其中每個不相交子集被分配有離散的顏色，其中從一個顏色子集向下一個顏色子集轉(zhuǎn)發(fā)包。13.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其中在塊中保留數(shù)據(jù)幀，其中每個塊被分配有塊ID，其中許多中繼移動節(jié)點被指定為備用中繼節(jié)點，其中如果出現(xiàn)超時，進行檢測的備用中繼節(jié)點則重新發(fā)射所述塊，其中所述塊ID在從源移動節(jié)點至目標固定節(jié)點的所有發(fā)射中是唯一的。14.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其中控制平面維護拓撲表和IP地址表以使移動節(jié)點和固定節(jié)點根據(jù)IP地址找到彼此;分配信道;并計算每個移動節(jié)點用于啟動預(yù)期切換的潛在軌跡。15.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其中在使用多個帶寬的相同的TCP連接中發(fā)射包，由此帶寬粘合增加了吞吐量。16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，其中所述車輛通信裝置的所述用戶設(shè)有適于在固定位置上使用的固定通信裝置，被包括作為所述網(wǎng)絡(luò)一部分且被認證為用于相同的用戶。
【文檔編號】H04W84/22GK105850223SQ201480053911
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2014年7月30日
【發(fā)明人】阿爾伯特·李, 衛(wèi)·K·蔡
【申請人】國際Ist責(zé)任有限公司