一种基于索引编码的车载网数据广播协议的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种车载网数据广播协议，特别是涉及一种基于索引编码的车载网数 据广播协议。
【背景技术】
[0002] 车载移动机会网络（Vehicular Mobile Opportunistic Network，VANET)由传统 车载网络发展而来，是一种专门为车辆通信而设计的，在通信连接经常中断的环境中使用 的组网方式，引起了世界各国研究人员的极大兴趣。在车载移动机会网络中，安全类车载网 络应用是最为关键和重要的问题之一。通过车与车之间的通信，周期性地广播安全信息，以 避免潜在的危险。
[0003] 索引编码问题是一个特殊的网络编码问题，网络编码技术可以用来对消息进行编 码以节约无线信道带宽。然而，由于无线信道的脆弱性、车辆的高移动性，使安全信息往往 不能正确到达和接收。
【发明内容】
[0004] 为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种基于索引编码的车 载网数据广播协议，其通过将索引编码应用于车载网络的信息广播，实现了更高效的信息 分发，可以有效地减少最少传输次数，从而节约无线信道带宽，提高广播效率，克服现有技 术车载网络中无线信道的脆弱性与车辆的高移动性导致的广播信息无法正确到达和接收 的问题。
[0005] 为达上述及其它目的，本发明提出一种基于索引编码的车载网数据广播协议，其 实现步骤如下：
[0006] 步骤一，对每个传输节点，通过分布式反馈生成边信息；
[0007] 步骤二，在边信息中寻找最大团；
[0008] 步骤三，运用最大团进行索引编码，将消息编码后广播出去。
[0009] 进一步地，于步骤二中，利用改进的图着色算法在边信息中寻找最大团。
[0010]进一步地，于步骤一中，对车载无线网络中的每个节点yk以二元方阵的形式维护 一张边信息表，如果节点j收到节点i的消息，F(yk，i，j) = 1，否则，F(yk，i，j) =0。
[0011] 进一步地，于步骤一中，每个传输节点通过周期式反馈或触发式反馈产生边信息。
[0012] 进一步地，所述周期式反馈为不论边信息表是否发生改变，节点按照一定的周期 发送反馈信息。
[0013] 进一步地，所述触发式反馈为每当一个节点收到其他节点的新消息时，或者边信 息表中的内容过期，将更新该边信息表，并广播该表。
[0014] 进一步地，于步骤二中，根据步骤一生成的边信息表，在每一个发送时隙，每个节 点都可以获知它的邻居节点的边信息情况，每个节点维护一张其邻居节点的边信息表。
[0015] 进一步地，于步骤二中，首先，将该边信息表建模为有向图，然后将该有向图合并 为无向图，根据该无向图获得最大团。
[0016] 进一步地，所述团是指无向图中的完全连接子图，该最大团为无向图中顶点数最 多的团。
[0017] 进一步地，于步骤三中，所采用的索引编码技术是在给定边信息图G的条件下，寻 找基于Χ1，Χ2，···， Χη的最优编码策略，使得每一个节点可以根据自己的边信息和所收到的编 码数据，恢复出各自所需要的数据包。
[0018] 与现有技术相比，本发明一种基于索引编码的车载网数据广播协议，通过将索引 编码应用于车载网络的信息广播，实现了更高效的信息分发，可以有效地减少最少传输次 数，从而节约无线信道带宽，提高广播效率，克服现有技术车载网络中无线信道的脆弱性与 车辆的高移动性导致的广播信息无法正确到达和接收的问题。
【附图说明】
[0019] 图1为本发明一种基于索引编码的车载网数据广播协议的实现步骤流程图；
[0020] 图2为本发明较佳实施例中节点拓扑示意图；
[0021]图3为本发明较佳实施例中节点的有向拓扑图；
[0022]图4为本发明较佳实施例中节点的无向拓扑图。
【具体实施方式】
[0023]以下通过特定的具体实例并结合【附图说明】本发明的实施方式，本领域技术人员可 由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同 的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离 本发明的精神下进行各种修饰与变更。
[0024] 索引编码：
[0025] 索引编码本质上是一种利用接收端的边信息进行信源编码的策略。具体是指无线 网络中的某一传输节点需要将η个数据包X1， Χ2，…，χη广播给η个接收节点h，R2，…，Rn，使得 每一个节点心最终接收到它所需要的数据h。
[0026] 索引编码的一个基本假设是每一个节点都已经有关于^，^，…，心的部分边信息， 这种关系可以通过一个η个顶点的有向边信息图G(Side Information Graph)来描述，其 中，顶点i到j的有向边表示节点心已经接收到关于&的信息。
[0027] 索引编码问题就是在给定边信息图G的条件下，寻找基于^，12，一，&的最优编码 策略，使得每一个节点可以根据自己的边信息和所收到的编码数据，恢复出各自所需要的 数据包。值得注意的是，虽然接收节点向传输节点反馈边信息会导致一定的系统开销，但是 在数据量较大的情况下，通过索引编码得到的编码增益要远大于反馈开销，因此索引编码 仍然不失为一种高效的数据传输方法。
[0028] 索引编码的构造分为2个部分:边信息获取和编码/解码
[0029] 1)边信息获取
[0030]边信息是指那些机会式获得的非目标想要的数据，是构造索引编码的基础。边信 息的概念可以总结为：
[0031] (1)存在一个发送端，其发送的信息X为比特数据x={0，l}n，发送方式为广播。
[0032] (2)存在η个接收端Ri，R2，…，Rn，每个Ri都想得到对应的比特数据 Xi。
[0033] (3)在发送数据过程中每个Ri都有机会得到Xj(j矣i)。
[0034] (4)这些Xj( j矣i)即为Ri的边信息。
[0035] 在车载无线网络中，由于无线信道的广播特性和动态衰落特性以及车辆的高速移 动，边信息是普遍存在的。因此，车载网络环境是适合使用索引编码方案的。
[0036] 2)索引编码的编码/解码
[0037] 索引编码的编解码方案有很多种，包括基于边信息矩阵的最小秩、基于最大团等。 Bar-Yossef Z和Nguyen D等人从图论的角度对索引编码的性质进行了深入研究，证明了对 于任意给定的边信息图，可以找到最小长度等于边信息矩阵最小秩的线性索引编码构造方 法。并进一步证明，最优线性索引编码可以根据边信息矩阵的最小秩矩阵得到，但是该方法 复杂度较高，因为在给定一个矩阵的条件下寻找最大线性无关组本身就是一个NP-hard问 题，在网络规模较大的情况下，无法达到实时编码需求。
[0038] 图1为本发明一种基于索引编码的车载网数据广播协议的实现步骤流程图。如图1 所示，本发明一种基于索引编码的车载网数据广播协议，其实现步骤如下：
[0039] 步骤101，对每个传输节点，通过分布式反馈生成边信息；
[0040] 步骤102,使用改进的图着色算法在边信息中寻找最大团；
[0041] 步骤103,运用最大团进行索引编码，将消息编码之后广播出去。
[0042] 也就是说，本发明在丢包率很高