[发明专利]基于交通流特征和网络编码的VANET文件传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及文件传输领域，特别涉及一种车辆自组织网络VANET的文件传输方法。

背景技术

由于VANET在智能交通系统中有很好的应用前景，目前已获得了普遍的关注。VANET是移动自组网络MANET(Mobile Ad-hoc NETworks)的一种特例，它和MANET具有相同的自组织、无中心的特性的同时还与其存在很多的不同之处，这些差异主要表现在网络结构实现技术以及采用的相关标准上等。

现有的VANET路由传输技术有很多，一般的用户应用(比如一些交通信息查询)这些端到端的数据传输应用需要单播协议，VANET的拓扑变化快、城市道路节点分布不均匀、障碍物阻碍传输信号的特点使得基于拓扑的路由协议不适合。目前研究最多的是基于地理位置的路由协议，因为基于地理位置的路由协议只需维护局部的节点位置信息，可以很好的适应VANET传统的贪婪地理路由常常面临信道质量差、拓扑空洞和局部最大等问题，为了解决这些问题先后提出了基于街道拓扑的锚路由机制，基于道路密度车辆位置信息等实时路况的路由，基于移动性预测的路由。但是这些技术由于侧重某一类情景，适用性并不广且都存在着某一方面的问题：基于街道拓扑的路由使得数据沿着街道转发，提高了信道质量，但是没有解决局部最大的问题；基于道路密度的路由考虑了道路上节点密度，选择密度大的道路进行路由减少了局部最大现象，但是道路密度的获取方式仍存在成本高或精度低的问题；基于预测的路由中对链路有效时间进行预测可以优先选择链路有效时间长的路径，提高了链路的稳定性，但是没有考虑传输路径的反复性，增加了传输跳数和传输时延；基于位置的预测虽然选择距离目的节点最近的节点进行转发，但忽略了链路的稳定性问题，因此如何实现路径的高稳定性和低时延及对信息的有效传递，值得进一步的研究。

除了上述基于地理位置的路由协议外，针对如何改善VANET网络的传输性能，网络编码作为一种提高网络吞吐率的技术，是否能应用到VANET网络和如何应用到VANET网络中也成为了热点，当前将网络编码技术应用在VANET网络上已经有了一些相关的研究成果，有一些研究取得了良好的效果。比较典型的有UCLA大学的研究小组提出的CodeTorrent，这个协议将网络编码技术和P2P协议相结合，在VANET上实现了一个高效的内容分发网络。它验证了使用了网络编码技术的P2P协议较传统的P2P协议性能有了大幅度的提升。但其的不足之处在于：网络编码技术仅适用于P2P网络数据分发，应用场景比较少；协议要求不在P2P网络中的节点也要参与文件的缓存与分发，占用了大量的带宽；其虽然在提高吞吐量上得到了一定的成果，可是过于冗余的编码容易导致更大的协议支出，且有针对较大文件的传输时，过高的时延让其性能表现的不是很好。

当前现有的研究虽然有基于地理位置的路由协议，但其有着相当的局限性且缺乏对道路整体的交通流特征的考虑，由于VANET节点移动的固有特性，其与传统的MANET最大的区别就是VANET以车辆作为节点，而车行驶的道路是固定的，那么车辆节点的移动轨迹受制于道路，所以其节点的分布和运动受交通流的影响。

发明内容

基于上述分析，可以结合这些道路上交通流的形态来研究如何选择一个有效的中继节点，从而提高车辆间通信时间的可行性，可见研究车联网需要结合交通流理论，而网络编码又能够有针对性的提高车联网中信息丢包率高的问题。因此，本发明提出了一种结合交通流特征和网络编码的VANET文件传输方法。

本发明采取了以下技术方案：

一种基于交通流特征和网络编码的VANET文件传输方法，适用于以下场景：当多个所占存储空间较大的多媒体文件F正在一个区域中被多个车辆用户请求下载，该区域由多个AP组成，多媒体文件F经由各个AP来传输给位于其区域的各个车辆，其中每个AP都是F的源节点，每个车辆对于其他车辆来说都是中继节点，同时也是目的节点。

所述方法包括以下步骤：

步骤1：AP把多媒体文件F切割成n个等大小的信息包并执行网络编码：读取此时段交通流特征决定package大小和数目n，对原始数据包X、Y进行切割分块处理得到(x1，…，xn，y1，…，yn)，并分别对同编号的xi、yi进行编码。

步骤2：中继节点收到编码包后再次编码发给目的节点：经过中继节点选择机制，选择中继节点V1，中继节点V1把收到的编码包A’、B’、C’对于各个package位置的有效package再次进行编码，编码得到新的编码包D、E并传给目的节点V2。