的车载无线网络环境中，利用索引编码技术，在保 证一定的丢包率情况下，尽可能减少最小传播次数，其首先通过分布式反馈来生成边信息， 然后使用改进的图着色算法在边信息中寻找最大团，最后运用最大团进行索引编码，将消 息编码之后广播出去。具体地，
[0043] 1、基于分布式反馈的边信息生成机制
[0044] VANET中的每一个节都会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。
[0045] 目前，车辆有2种产生边信息的反馈方式：
[0046] (1)周期式反馈
[0047] 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。
[0048] (2)触发式反馈
[0049] 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时，它将更 新该边信息表，并广播该表。
[0050] 无论哪种反馈方式，收到这一反馈消息的车辆将更新本地的边信息表，以保证自 己本地的边信息表与真实现状同步。
[0051] 周期式反馈边消息的好处是保证了边信息的实时性，而缺点是通信开销大。相对 的，触发式的优点在于车辆按需反馈边消息，通信开销小，但是车辆不能获得实时的边信 息。
[0052] 2、基于最大团的索引编码方案
[0053]通过步骤101中生成的边信息表，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。如图2所示，某一时刻，车辆节点0的周围有5个节点，节点0为广播车 辆，其他5个节点为接收车辆。
[0054] 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，在该时刻，节点1 ~节点5并未收到自己期望得到的信息，却机会式地获得了其他节点需要的信息，即对于自 己而言的边信息。节点〇维护一张它的邻居节点的边信息表F，如下式所示：
[0055]
[0056] 首先，将该边信息表建模为有向图，如图3所示。例如，F(l，3) = l表示节点1收到了 节点3的消息，对应于图3中节点1指向节点3的有向边;F(3,2) = 0表示节点3没有收到节点2 的消息。进一步若节点A和节点B之间存在双向边，将其合并为一条无向边，如图4所示。
[0057] 在图4中，可以看到，节点1，3，4形成了最大团。对于接收节点1，3，4，广播节点0只 需要将数据X1， X3和X4进行X0R运算，将所得结果广播出去，节点1，3,4就可以根据本地保存 的边信息，解码出自己需要的信息。如节点1将? φ X3 ? X4与节点1之前收到的边信息X3和X4, 进行X0R运算，就可以解码出XI。对于图4,节点0将产生索引编码XI ? X3 Φ X4和X2 Φ X5,通过2 次传输机会就可以发送5个数据。通过利用索引编码技术，广播节点可以在一次传输机会中 发送尽可能多的消息。
[0058] 3、最大团生成算法
[0059] 根据前述，本发明将索引编码问题转化成了在无向图中寻找最大团的问题。目前， 很多研究者开始尝试采用启发式算法求解最大团问题，提出了各种各样的启发式算法，如 BK算法、遗传算法、模拟退火算法、神经网络算法等，并且取得了令人满意的效果。
[0060] 本发明使用一种改进的图着色算法来寻找最大团。团是指无向图中的完全连接子 图，最大团是一个图中顶点数最多的团，极大团指增加任一顶点都不再符合团定义的团，也 就是说，极大团不能被任何一个更大的团所包含。因此，最大团算法与极大团算法(如Bron-Kerbosch算法)是有区别的，前者是寻找一个顶点数最多的团，而后者是寻找一组极大团， 这意味着前者的速度是后者的数倍，由于图着色算法为现有技术，在此不予赘述。
[0061] 可见，通过本发明，将索引编码问题转化成了在无向图中寻找最大团的问题，其基 于分布式反馈机制以收集边信息，使用改进的图着色算法在边信息中寻找最大团，并运用 最大团进行索引编码，有效地减少了最少传输次数，从而节约无线信道带宽，提高广播效 率，本发明将索引编码应用于车载网络的信息广播中，实现了更高效的信息分发。
[0062]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本 领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此， 本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
【主权项】
1. 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： 步骤一，对每个传输节点，通过分布式反馈生成边信息； 步骤二，在边ig息中寻找最大团； 步骤三，运用最大团进行索引编码，将消息编码后广播出去。2. 如权利要求1所述的一种基于索引编码的车载网数据广播协议，其特征在于: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。3. 如权利要求2所述的一种基于索引编码的车载网数据广播协议，其特征在于: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。4. 如权利要求3所述的一种基于索引编码的车载网数据广播协议，其特征在于: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。5. 如权利要求4所述的一种基于索引编码的车载网数据广播协议，其特征在于: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。6. 如权利要求4所述的一种基于索引编码的车载网数据广播协议，其特征在于: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。7. 如权利要求4所述的一种基于索引编码的车载网数据广播协议，其特征在于: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。8. 如权利要求7所述的一种基于索引编码的车载网数据广播协议，其特征在于: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。9. 如权利要求8所述的一种基于索引编码的车载网数据广播协议，其特征在于: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。10. 如权利要求1所述的一种基于索引编码的车载网数据广播协议，其特征在于: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^^:^^知的最优 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。
【专利摘要】本发明公开了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：步骤一，对每个传输节点，通过分布式反馈生成边信息；步骤二，在边信息中寻找最大团；步骤三，运用最大团进行索引编码，将消息编码后广播出去，本发明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。
【IPC分类】H04L12/18, H04L29/08, H04W4/06
【公开号】CN105516291
【申请号】CN201510874175
【发明人】熊鹏
【申请人】上海电机学院
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年12月2日