一種基于索引編碼的車載網(wǎng)數(shù)據(jù)廣播協(xié)議的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種車載網(wǎng)數(shù)據(jù)廣播協(xié)議，特別是涉及一種基于索引編碼的車載網(wǎng)數(shù) 據(jù)廣播協(xié)議。
【背景技術(shù)】
[0002] 車載移動機(jī)會網(wǎng)絡(luò)（Vehicular Mobile Opportunistic Network，VANET)由傳統(tǒng) 車載網(wǎng)絡(luò)發(fā)展而來，是一種專門為車輛通信而設(shè)計的，在通信連接經(jīng)常中斷的環(huán)境中使用 的組網(wǎng)方式，引起了世界各國研究人員的極大興趣。在車載移動機(jī)會網(wǎng)絡(luò)中，安全類車載網(wǎng) 絡(luò)應(yīng)用是最為關(guān)鍵和重要的問題之一。通過車與車之間的通信，周期性地廣播安全信息，以 避免潛在的危險。
[0003] 索引編碼問題是一個特殊的網(wǎng)絡(luò)編碼問題，網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)可以用來對消息進(jìn)行編 碼以節(jié)約無線信道帶寬。然而，由于無線信道的脆弱性、車輛的高移動性，使安全信息往往 不能正確到達(dá)和接收。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種基于索引編碼的車 載網(wǎng)數(shù)據(jù)廣播協(xié)議，其通過將索引編碼應(yīng)用于車載網(wǎng)絡(luò)的信息廣播，實現(xiàn)了更高效的信息 分發(fā)，可以有效地減少最少傳輸次數(shù)，從而節(jié)約無線信道帶寬，提高廣播效率，克服現(xiàn)有技 術(shù)車載網(wǎng)絡(luò)中無線信道的脆弱性與車輛的高移動性導(dǎo)致的廣播信息無法正確到達(dá)和接收 的問題。
[0005] 為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種基于索引編碼的車載網(wǎng)數(shù)據(jù)廣播協(xié)議，其 實現(xiàn)步驟如下：
[0006] 步驟一，對每個傳輸節(jié)點，通過分布式反饋生成邊信息；
[0007] 步驟二，在邊信息中尋找最大團(tuán)；
[0008] 步驟三，運用最大團(tuán)進(jìn)行索引編碼，將消息編碼后廣播出去。
[0009] 進(jìn)一步地，于步驟二中，利用改進(jìn)的圖著色算法在邊信息中尋找最大團(tuán)。
[0010]進(jìn)一步地，于步驟一中，對車載無線網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點yk以二元方陣的形式維護(hù) 一張邊信息表，如果節(jié)點j收到節(jié)點i的消息，F(xiàn)(yk，i，j) = 1，否則，F(xiàn)(yk，i，j) =0。
[0011] 進(jìn)一步地，于步驟一中，每個傳輸節(jié)點通過周期式反饋或觸發(fā)式反饋產(chǎn)生邊信息。
[0012] 進(jìn)一步地，所述周期式反饋為不論邊信息表是否發(fā)生改變，節(jié)點按照一定的周期 發(fā)送反饋信息。
[0013] 進(jìn)一步地，所述觸發(fā)式反饋為每當(dāng)一個節(jié)點收到其他節(jié)點的新消息時，或者邊信 息表中的內(nèi)容過期，將更新該邊信息表，并廣播該表。
[0014] 進(jìn)一步地，于步驟二中，根據(jù)步驟一生成的邊信息表，在每一個發(fā)送時隙，每個節(jié) 點都可以獲知它的鄰居節(jié)點的邊信息情況，每個節(jié)點維護(hù)一張其鄰居節(jié)點的邊信息表。
[0015] 進(jìn)一步地，于步驟二中，首先，將該邊信息表建模為有向圖，然后將該有向圖合并 為無向圖，根據(jù)該無向圖獲得最大團(tuán)。
[0016] 進(jìn)一步地，所述團(tuán)是指無向圖中的完全連接子圖，該最大團(tuán)為無向圖中頂點數(shù)最 多的團(tuán)。
[0017] 進(jìn)一步地，于步驟三中，所采用的索引編碼技術(shù)是在給定邊信息圖G的條件下，尋 找基于Χ1，Χ2，···， Χη的最優(yōu)編碼策略，使得每一個節(jié)點可以根據(jù)自己的邊信息和所收到的編 碼數(shù)據(jù)，恢復(fù)出各自所需要的數(shù)據(jù)包。
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明一種基于索引編碼的車載網(wǎng)數(shù)據(jù)廣播協(xié)議，通過將索引 編碼應(yīng)用于車載網(wǎng)絡(luò)的信息廣播，實現(xiàn)了更高效的信息分發(fā)，可以有效地減少最少傳輸次 數(shù)，從而節(jié)約無線信道帶寬，提高廣播效率，克服現(xiàn)有技術(shù)車載網(wǎng)絡(luò)中無線信道的脆弱性與 車輛的高移動性導(dǎo)致的廣播信息無法正確到達(dá)和接收的問題。
【附圖說明】
[0019] 圖1為本發(fā)明一種基于索引編碼的車載網(wǎng)數(shù)據(jù)廣播協(xié)議的實現(xiàn)步驟流程圖；
[0020] 圖2為本發(fā)明較佳實施例中節(jié)點拓?fù)涫疽鈭D；
[0021]圖3為本發(fā)明較佳實施例中節(jié)點的有向拓?fù)鋱D；
[0022]圖4為本發(fā)明較佳實施例中節(jié)點的無向拓?fù)鋱D。
【具體實施方式】
[0023]以下通過特定的具體實例并結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明的實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可 由本說明書所揭示的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其它優(yōu)點與功效。本發(fā)明亦可通過其它不同 的具體實例加以施行或應(yīng)用，本說明書中的各項細(xì)節(jié)亦可基于不同觀點與應(yīng)用，在不背離 本發(fā)明的精神下進(jìn)行各種修飾與變更。
[0024] 索引編碼：
[0025] 索引編碼本質(zhì)上是一種利用接收端的邊信息進(jìn)行信源編碼的策略。具體是指無線 網(wǎng)絡(luò)中的某一傳輸節(jié)點需要將η個數(shù)據(jù)包X1， Χ2，…，χη廣播給η個接收節(jié)點h，R2，…，Rn，使得 每一個節(jié)點心最終接收到它所需要的數(shù)據(jù)h。
[0026] 索引編碼的一個基本假設(shè)是每一個節(jié)點都已經(jīng)有關(guān)于^，^，…，心的部分邊信息， 這種關(guān)系可以通過一個η個頂點的有向邊信息圖G(Side Information Graph)來描述，其 中，頂點i到j(luò)的有向邊表示節(jié)點心已經(jīng)接收到關(guān)于&的信息。
[0027] 索引編碼問題就是在給定邊信息圖G的條件下，尋找基于^，12，一，&的最優(yōu)編碼 策略，使得每一個節(jié)點可以根據(jù)自己的邊信息和所收到的編碼數(shù)據(jù)，恢復(fù)出各自所需要的 數(shù)據(jù)包。值得注意的是，雖然接收節(jié)點向傳輸節(jié)點反饋邊信息會導(dǎo)致一定的系統(tǒng)開銷，但是 在數(shù)據(jù)量較大的情況下，通過索引編碼得到的編碼增益要遠(yuǎn)大于反饋開銷，因此索引編碼 仍然不失為一種高效的數(shù)據(jù)傳輸方法。
[0028] 索引編碼的構(gòu)造分為2個部分:邊信息獲取和編碼/解碼
[0029] 1)邊信息獲取
[0030]邊信息是指那些機(jī)會式獲得的非目標(biāo)想要的數(shù)據(jù)，是構(gòu)造索引編碼的基礎(chǔ)。邊信 息的概念可以總結(jié)為：
[0031] (1)存在一個發(fā)送端，其發(fā)送的信息X為比特數(shù)據(jù)x={0，l}n，發(fā)送方式為廣播。
[0032] (2)存在η個接收端Ri，R2，…，Rn，每個Ri都想得到對應(yīng)的比特數(shù)據(jù) Xi。
[0033] (3)在發(fā)送數(shù)據(jù)過程中每個Ri都有機(jī)會得到Xj(j矣i)。
[0034] (4)這些Xj( j矣i)即為Ri的邊信息。
[0035] 在車載無線網(wǎng)絡(luò)中，由于無線信道的廣播特性和動態(tài)衰落特性以及車輛的高速移 動，邊信息是普遍存在的。因此，車載網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是適合使用索引編碼方案的。
[0036] 2)索引編碼的編碼/解碼
[0037] 索引編碼的編解碼方案有很多種，包括基于邊信息矩陣的最小秩、基于最大團(tuán)等。 Bar-Yossef Z和Nguyen D等人從圖論的角度對索引編碼的性質(zhì)進(jìn)行了深入研究，證明了對 于任意給定的邊信息圖，可以找到最小長度等于邊信息矩陣最小秩的線性索引編碼構(gòu)造方 法。并進(jìn)一步證明，最優(yōu)線性索引編碼可以根據(jù)邊信息矩陣的最小秩矩陣得到，但是該方法 復(fù)雜度較高，因為在給定一個矩陣的條件下尋找最大線性無關(guān)組本身就是一個NP-hard問 題，在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較大的情況下，無法達(dá)到實時編碼需求。
[0038] 圖1為本發(fā)明一種基于索引編碼的車載網(wǎng)數(shù)據(jù)廣播協(xié)議的實現(xiàn)步驟流程圖。如圖1 所示，本發(fā)明一種基于索引編碼的車載網(wǎng)數(shù)據(jù)廣播協(xié)議，其實現(xiàn)步驟如下：
[0039] 步驟101，對每個傳輸節(jié)點，通過分布式反饋生成邊信息；
[0040] 步驟102,使用改進(jìn)的圖著色算法在邊信息中尋找最大團(tuán)；
[0041] 步驟103,運用最大團(tuán)進(jìn)行索引編碼，將消息編碼之后廣播出去。
[0042] 也就是說，本發(fā)明在丟包率很高