的車載無線網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，利用索引編碼技術(shù)，在保 證一定的丟包率情況下，盡可能減少最小傳播次數(shù)，其首先通過分布式反饋來生成邊信息， 然后使用改進(jìn)的圖著色算法在邊信息中尋找最大團(tuán)，最后運(yùn)用最大團(tuán)進(jìn)行索引編碼，將消 息編碼之后廣播出去。具體地，
[0043] 1、基于分布式反饋的邊信息生成機(jī)制
[0044] VANET中的每一個節(jié)都會以二元方陣的形式維護(hù)一張邊信息表:如果節(jié)點(diǎn)j收 到節(jié)點(diǎn)i的消息，F(xiàn)(yk，i，j) = 1，否則，F(xiàn)(yk，i，j) =0。
[0045] 目前，車輛有2種產(chǎn)生邊信息的反饋方式：
[0046] (1)周期式反饋
[0047] 不論邊信息表是否發(fā)生改變，節(jié)點(diǎn)按照一定的周期發(fā)送反饋信息。
[0048] (2)觸發(fā)式反饋
[0049] 每當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)收到其他節(jié)點(diǎn)的新消息時，或者邊信息表中的內(nèi)容過期時，它將更 新該邊信息表，并廣播該表。
[0050] 無論哪種反饋方式，收到這一反饋消息的車輛將更新本地的邊信息表，以保證自 己本地的邊信息表與真實(shí)現(xiàn)狀同步。
[0051] 周期式反饋邊消息的好處是保證了邊信息的實(shí)時性，而缺點(diǎn)是通信開銷大。相對 的，觸發(fā)式的優(yōu)點(diǎn)在于車輛按需反饋邊消息，通信開銷小，但是車輛不能獲得實(shí)時的邊信 息。
[0052] 2、基于最大團(tuán)的索引編碼方案
[0053]通過步驟101中生成的邊信息表，在每一個發(fā)送時隙，每個節(jié)點(diǎn)都可以獲知它的鄰 居節(jié)點(diǎn)的邊信息情況。如圖2所示，某一時刻，車輛節(jié)點(diǎn)0的周圍有5個節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)0為廣播車 輛，其他5個節(jié)點(diǎn)為接收車輛。
[0054] 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，在該時刻，節(jié)點(diǎn)1 ~節(jié)點(diǎn)5并未收到自己期望得到的信息，卻機(jī)會式地獲得了其他節(jié)點(diǎn)需要的信息，即對于自 己而言的邊信息。節(jié)點(diǎn)〇維護(hù)一張它的鄰居節(jié)點(diǎn)的邊信息表F，如下式所示：
[0055]
[0056] 首先，將該邊信息表建模為有向圖，如圖3所示。例如，F(xiàn)(l，3) = l表示節(jié)點(diǎn)1收到了 節(jié)點(diǎn)3的消息，對應(yīng)于圖3中節(jié)點(diǎn)1指向節(jié)點(diǎn)3的有向邊;F(3,2) = 0表示節(jié)點(diǎn)3沒有收到節(jié)點(diǎn)2 的消息。進(jìn)一步若節(jié)點(diǎn)A和節(jié)點(diǎn)B之間存在雙向邊，將其合并為一條無向邊，如圖4所示。
[0057] 在圖4中，可以看到，節(jié)點(diǎn)1，3，4形成了最大團(tuán)。對于接收節(jié)點(diǎn)1，3，4，廣播節(jié)點(diǎn)0只 需要將數(shù)據(jù)X1， X3和X4進(jìn)行X0R運(yùn)算，將所得結(jié)果廣播出去，節(jié)點(diǎn)1，3,4就可以根據(jù)本地保存 的邊信息，解碼出自己需要的信息。如節(jié)點(diǎn)1將? φ X3 ? X4與節(jié)點(diǎn)1之前收到的邊信息X3和X4, 進(jìn)行X0R運(yùn)算，就可以解碼出XI。對于圖4,節(jié)點(diǎn)0將產(chǎn)生索引編碼XI ? X3 Φ X4和X2 Φ X5,通過2 次傳輸機(jī)會就可以發(fā)送5個數(shù)據(jù)。通過利用索引編碼技術(shù)，廣播節(jié)點(diǎn)可以在一次傳輸機(jī)會中 發(fā)送盡可能多的消息。
[0058] 3、最大團(tuán)生成算法
[0059] 根據(jù)前述，本發(fā)明將索引編碼問題轉(zhuǎn)化成了在無向圖中尋找最大團(tuán)的問題。目前， 很多研究者開始嘗試采用啟發(fā)式算法求解最大團(tuán)問題，提出了各種各樣的啟發(fā)式算法，如 BK算法、遺傳算法、模擬退火算法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等，并且取得了令人滿意的效果。
[0060] 本發(fā)明使用一種改進(jìn)的圖著色算法來尋找最大團(tuán)。團(tuán)是指無向圖中的完全連接子 圖，最大團(tuán)是一個圖中頂點(diǎn)數(shù)最多的團(tuán)，極大團(tuán)指增加任一頂點(diǎn)都不再符合團(tuán)定義的團(tuán)，也 就是說，極大團(tuán)不能被任何一個更大的團(tuán)所包含。因此，最大團(tuán)算法與極大團(tuán)算法(如Bron-Kerbosch算法)是有區(qū)別的，前者是尋找一個頂點(diǎn)數(shù)最多的團(tuán)，而后者是尋找一組極大團(tuán)， 這意味著前者的速度是后者的數(shù)倍，由于圖著色算法為現(xiàn)有技術(shù)，在此不予贅述。
[0061] 可見，通過本發(fā)明，將索引編碼問題轉(zhuǎn)化成了在無向圖中尋找最大團(tuán)的問題，其基 于分布式反饋機(jī)制以收集邊信息，使用改進(jìn)的圖著色算法在邊信息中尋找最大團(tuán)，并運(yùn)用 最大團(tuán)進(jìn)行索引編碼，有效地減少了最少傳輸次數(shù)，從而節(jié)約無線信道帶寬，提高廣播效 率，本發(fā)明將索引編碼應(yīng)用于車載網(wǎng)絡(luò)的信息廣播中，實(shí)現(xiàn)了更高效的信息分發(fā)。
[0062]上述實(shí)施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何本 領(lǐng)域技術(shù)人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修飾與改變。因此， 本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于索引編碼的車載網(wǎng)數(shù)據(jù)廣播協(xié)議，其實(shí)現(xiàn)步驟如下： 步驟一，對每個傳輸節(jié)點(diǎn)，通過分布式反饋生成邊信息； 步驟二，在邊ig息中尋找最大團(tuán)； 步驟三，運(yùn)用最大團(tuán)進(jìn)行索引編碼，將消息編碼后廣播出去。2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于索引編碼的車載網(wǎng)數(shù)據(jù)廣播協(xié)議，其特征在于: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)。3. 如權(quán)利要求2所述的一種基于索引編碼的車載網(wǎng)數(shù)據(jù)廣播協(xié)議，其特征在于:于步驟 一中，對車載無線網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)點(diǎn)yk以二元方陣的形式維護(hù)一張邊信息表，如果節(jié)點(diǎn)j收 到節(jié)點(diǎn)i的消息，F(xiàn)(yk，i，j) = 1，否則，F(xiàn)(yk，i，j) =0。4. 如權(quán)利要求3所述的一種基于索引編碼的車載網(wǎng)數(shù)據(jù)廣播協(xié)議，其特征在于:于步驟 一中，每個傳輸節(jié)點(diǎn)通過周期式反饋或觸發(fā)式反饋產(chǎn)生邊信息。5. 如權(quán)利要求4所述的一種基于索引編碼的車載網(wǎng)數(shù)據(jù)廣播協(xié)議，其特征在于:所述周 期式反饋為不論邊信息表是否發(fā)生改變，節(jié)點(diǎn)按照一定的周期發(fā)送反饋信息。6. 如權(quán)利要求4所述的一種基于索引編碼的車載網(wǎng)數(shù)據(jù)廣播協(xié)議，其特征在于:所述觸 發(fā)式反饋為每當(dāng)一個節(jié)點(diǎn)收到其他節(jié)點(diǎn)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。7. 如權(quán)利要求4所述的一種基于索引編碼的車載網(wǎng)數(shù)據(jù)廣播協(xié)議，其特征在于: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(diǎn)都可以獲知它的鄰居節(jié)點(diǎn) 的邊信息情況，每個節(jié)點(diǎn)維護(hù)一張其鄰居節(jié)點(diǎn)的邊信息表。8. 如權(quán)利要求7所述的一種基于索引編碼的車載網(wǎng)數(shù)據(jù)廣播協(xié)議，其特征在于: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)。9. 如權(quán)利要求8所述的一種基于索引編碼的車載網(wǎng)數(shù)據(jù)廣播協(xié)議，其特征在于: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(diǎn)數(shù)最多的團(tuán)。10. 如權(quán)利要求1所述的一種基于索引編碼的車載網(wǎng)數(shù)據(jù)廣播協(xié)議，其特征在于: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^^:^^知的最優(yōu) 編碼策略，使得每一個節(jié)點(diǎn)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。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于索引編碼的車載網(wǎng)數(shù)據(jù)廣播協(xié)議，其實(shí)現(xiàn)步驟如下：步驟一，對每個傳輸節(jié)點(diǎn)，通過分布式反饋生成邊信息；步驟二，在邊信息中尋找最大團(tuán)；步驟三，運(yùn)用最大團(tuán)進(jìn)行索引編碼，將消息編碼后廣播出去，本發(fā)明通過將索引編碼應(yīng)用于車載網(wǎng)絡(luò)的信息廣播，實(shí)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。
【IPC分類】H04L12/18, H04L29/08, H04W4/06
【公開號】CN105516291
【申請?zhí)枴緾N201510874175
【發(fā)明人】熊鵬
【申請人】上海電機(jī)學(xué)院
【公開日】2016年4月20日
【申請日】2015年12月2日