[发明专利]应用于车载自组网的基于网络编码的多播路由方法

说明书

技术领域

本发明属于车载自组网路由领域，涉及一种应用于车载自组网的基于网络编码的多播路由方法，用于车载自组网交通预警信息、流媒体数据的有效传输。

技术背景

随着无线通信、电子和车辆技术的发展，车载自组网逐渐受到各国的重视。通过车载节点之间、车载与道路基础设施的交互，可以为车辆提供交通预警信息，辅助驾驶，减小事故发生概率；为车载人员提供实时的因特网信息，满足人们对信息的需求；另一方面，为车载提供流媒体数据，丰富车载生活。因此，车载自组网是一种具有广泛应用前景的新型网络形式。

在车载自组网的路由设计中，结合地理位置信息，可以进行数据传输路径和转发节点的优化选择，降低传统按需路由中冗余的控制分组，提供绿色可靠的路由信息。网络编码作为一种新型的路由方式，可以极大的提高数据传输效率，达到网络流量极限值，此外，网络编码对数据压缩、安全方面支持性良好。

传统的路由方式都是简单的复制转发，网络编码准许中间节点参与编码，通过多播路径和解码，达到数据传输的高效性，为各种环境下数据传播的实时性和可靠性提供了保障。

继美国率先制定VANET上层标准之后，日本和欧洲纷纷涉足VANET。欧洲的CarTALK2000项目组正试图建立一个包括车与车之间(IVC)和车与路之间(RVC)的完整交通无线网络体系，并与传统网络(如Internet、移动通信网络)互联互通融为一体。但VANET网络组成节点移动性强，链路寿命短暂，拓扑变化频繁，都给数据的传输带来了不小的挑战。

发明内容

本发明的目的是提出一种应用于车载自组网的基于网络编码的多播路由方法，本应用于车载自组网的基于网络编码的多播路由方法实施简单、成功收包率高。

本发明的技术解决方案如下：

一种应用于车载自组网的基于网络编码的多播路由方法，包括以下步骤：

步骤1：节点广播HELLO消息，由此收集两跳邻居信息，并创建两跳邻居节点信息表；所述的节点信息包括节点ID，所处位置，运动速度，行进方向；(HELLO消息是一种消息类型，没有中文名字)

步骤2：根据两跳邻居节点信息表，判断表内节点数目是否大于每千米存在节点数阈值，如果大于转到步骤4，否则进入步骤3；这个常量不是固定的，是在程序中设定的，专业术语中可以这样定义。

步骤3：进行机会路由，到此进入步骤10；所述的机会路由是指根据邻居车辆的行驶方向、速度信息，预判邻居车辆所处位置，据此决定下跳节点；

步骤4：根据两跳邻居节点信息表，按照地理位置贪婪方法，选取距离目标节点最近的邻居节点为前向节点集基准节点，并以此建立前向节点集；

步骤5：根据前向节点集包含节点数目n和节点同时收到信息个数m，计算节点发送信息速率k，计算公式为k＝min(n，m)；(k是当前节点转发数据速率，即下游节点将k个信息数据融合成一个数据包。k表示的是一个节点计算和决定转发速率的过程。)

步骤6：判断k是否等于1，如果等于1，进入步骤7，否则转到步骤8；

步骤7：节点无需参与编码，只需将收到的数据包转发至下游节点，转到步骤10；

步骤8：计算最小有限域；

根据最大距离可分码(MDS码)[n，k]的相关理论，假设节点每单位时间发送的数据量为k，最小有限域阶数为q，信源到达接收节点路径数为n，则：

推论(1)：当n-k＝1时，q＝2；

当n为偶数且k＝3或k＝n-3时，q为大于等于n-2的最小素数或素数的幂次；

当其他情况下，q为大于等于n的最小素数或素数的幂次。

根据最小有限域阶数以及文献《Pⁿ阶有限域的存在性与构造方法》相关内容计算最小有限域。

步骤9：采用网络编码模式进行路由，选择最小有限域的非零系数作为编码规则下发至下游节点，下游节点严格按照编码规则编码，进入步骤10；

步骤10：判断数据是否已达到目标节点，如果是，停止转发，路由结束，否则将编码规则传递给下一个下游节点，并将该下游节点作为当前节点，返回步骤1。

前向节点集是先从两跳邻居信息表中选取距离目标最近的节点，假设此节点为M，逐个查询M的邻居，如果存在邻居节点且邻居节点与当前节点互为邻居，则将此节点纳入前向节点集；同时还需保证，同一前向节点集内部节点彼此互为邻居关系。