[发明专利]一种基于线性网络编码的数据传输优化方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于线性网络编码的数据传输优化方法。

背景技术

车联网(Vehicular Ad Hoc Network,VANET)作为物联网(Internet of Things,IoT)和智能交通系统(Intelligent Transport Systems,ITS)的融合体，是以车内网、车际网和车载移动互联网为基础，连接车载设备，手持设备、路侧设备等通信终端以及移动互联网基础设施，进行无线通讯和信息交换的大规模网络。随着宽带移动通信技术的迅速发展和广泛应用，以及数字化、网络化、信息化与智能化技术的快速进步，以车、路和人为主题的通信网络正在逐步建立。车载终端(包括司机和乘车人的智能手机等)作为接入移动互联网的移动终端，大范围、高参与度地加入到移动互联网的数据传输业务，以及成为未来移动互联网络发展的必然趋势。各种典型和新兴服务类型在内的VANET信息服务将以文字、图片、音频和视频等多种信息类型全面搭载在数量庞大的、附属在车、路和人上的智能终端构成的VANET之上。随着各类信息服务的完善与普及，VANET中的数据传输流量将呈现出爆炸式增长。在VANET这个复杂耦合的通信系统当中，不断提高的数据传输需求将给承载网络带来巨大的传输压力。VANET的数据传输负载能力将面临挑战。

VANET中网络环境的动态多变、物理环境的复杂多样、信息(空间)环境的数据海量性与稀疏性并存，这使得一些传统的网络和数据传输技术难以对VANET下的数据传输提供很好的支持，而这要求VANET下的数据传输更加地高效并且要求数据的传输足够地稳定和可靠。

在传输过程中采用网络编码技术能够提高传输的稳定性和可靠性。卢冀等学者中提出的适用于无线网络的广播重传方法即满足了对数据传输的高效性要求，同时也减少了数据包的重传，该方法在基站选择编码数据包的依据是最小重传次数。对于需要重传的数据包，利用Kim Y提出的机会式网络编码方法进行编码，这样做可以使得重传的次数有效减少，最终在目的端从所有重传的数据包中恢复出丢失的数据包，从而提高目的端恢复丢失数据包的概率。为了提高无线网络中传输的可靠性和网络资源的利用率，代仕芳等学者利用网络编码技术来达到该目标。车辆在道路上的运动轨迹具有随机性，但是如果提前知道车辆的运动轨迹，那么就可以提前获取到热点，并将从中继处接收到的有用信息通过网络编码技术编码后传输到未来要到达这些热点传输范围内的车辆，ZHANG D,YEO C K等采用了这种思想，即提前预测车辆的运动轨迹。路边基础设施作为多跳通信中可用的中继，当其与车辆节点之间的信道质量降低时，网络连通性就会相应的降低，为了提高网络连通性，学者KHLASS采用了协作中继的方法，同时，当车辆节点与路边基础设施之间进行双向通信时，将引入模拟网络编码技术，从而提高车辆节点与路边基础设施之间的通信效率。上面这些文献都利用网络编码技术提高了网络性能，这说明网络编码技术在提供网络性能方面的可行性。Wu Y等将网络编码运用到两个用户通过多跳进行数据交互的通信环境中，在此基础上提出了一种分布式方案。为了减少数据传输的次数，谢勇等学者提出了一种基于网络编码技术的数据分发算法。为了提高车辆密集场景下数据传输的性能并保证数据传输的可靠性，马宁提出了一种基于代间渐进网络编码的数据传输策略，代间渐进网络编码是对传统代内网络编码的改进，即后代编码数据包包含了其之前所有代的数据包,目的车辆节点在丢包的情况下可通过后代编码数据包恢复出丢失的编码数据包,并能及时解码出源数据包。

从以上关于线性网络编码技术的描述可以看出，目前的研究重心是如何减少数据包在传输过程中的丢包率和数据包被篡改的可能性，减少数据包的重传，保证了数据传输过程中的可靠性。但对于传统数据传输方法中数据传输效率低的问题还没有有效的解决办法。

发明内容

本发明的目的在于解决传统数据传输方法中数据传输效率低的问题，为此提出一种基于线性网络编码的数据传输控制优化方法，该方法在发送端对原始数据进行分组加工，在对这些分组信息进行编码操作后，将其转发给下一中继车辆，当中继接收到上一车辆转发过来的数据后，会在进行重编码操作后再转发给下一中继车辆，依此类推，直到数据信息到达目的端，目的端车辆对接收到的数据信息进行解码操作，恢复出原始数据。

本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是一种基于线性网络编码的数据传输优化方法，具体包括如下步骤：

步骤1：在发送源将需要传输的数据信息进行分组，然后采用线性网络编码技术对这些分组数据进行编码；