本发明专利技术提供了一种结合网络编码和交通流特征的VANET文件传输方法，其可以有效结合当前的交通流特征并以小单位网络编码技术来进行通信。通过建立时延性能评估模型和源数据包投递成功概率评估模型分析可知，本发明专利技术的方法能起到提高投递概率和减小时延的作用。本发明专利技术一定程度上有效解决了当前VANET通信的低效率，高丢包率、高时延这些问题。并且可以根据所在区域的交通流特征(如城市中多为饱和交通流和非饱和交通流，高速公路多为稀疏交通流），有针对性的改变package大小和数目，来提高吞吐量、减少时延。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及文件传输领域，特别涉及一种车辆自组织网络VANET的文件传输方 法。
技术介绍
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(MobileAd-hocNETworks)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。目前研宄最多的是基于 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，值得进一步的研宄。 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 研宄成果，有一些研宄取得了良好的效果。比较典型的有UCLA大学的研宄小组提出的 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。 当前现有的研宄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。
技术实现思路
基于上述分析，可以结合这些道路上交通流的形态来研宄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，可见研宄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，本专利技术提出了一种结合 交通流特征和网络编码的VANET文件传输方法。 本专利技术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，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把文件F被切割成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（xl，...，xn， yl，. . .，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VI，中继节点VI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V2。 步骤3 :目的节点解码，得到源信息：目的节点V2收到了由源节点S直接传过来的 A、B、C和VI传过来的D、E，其中A、B、C包文件在各个package位置可能会有较大的丢包 率，而经VI传过来的D、E信息包则相对会较完整，有较多的有效package。 其中，所述被切割成的信息包大小和数目结合此区域当前时段的交通流特征和源 文件大小进行设置，保证在此路段在每一时段的传输效率最大化。 其中，所述中继节点选择机制具体为：根据车辆交通流密度将其分成饱和交通流， 非饱和交通流和稀疏交通流3种交通流密度；节点根据收到的邻居节点发来的Beacon中的 位置信息，将节点的每个邻居节点根据距离自身节点的距离分别划归至三组中，其中，N组 由到本节点的距离小于DN的邻居节点组成，M组由到本节点的距离大于DN且小于DM的邻 居节点组成，F组由到本节点的距离大于DM的邻居节点组成；当车辆处于饱和交通流环境 中时，优先选择F组的车辆节点进行通信，其次是M组，最后是N组；当车辆处于非饱和交通 流环境中时，优先选择M组的车辆节点来通信，其次是N组，最后是F组；当车辆处于非饱和 交通流环境中时，优先选择N组的车辆节点来通信，其次是M组，最后是F组。【附图说明】 图1是基本的VANET信息传输场景图； 图2是VANET通信流程图； 图3是本专利技术的方法中TrafficCode网络编码工作原理图； 图4是邻居节点分组示意图； 图5是本专利技术的方法中饱和交通流的中继选择示意图； 图6是本专利技术的方法中非饱和交通流的中继选择示意图； 图7是本专利技术的方法中稀疏交通流的中继选择示意图。【具体实施方式】 下面结合【附图说明】及【具体实施方式】对本专利技术进一步说明。 基本的VANET信息传输场景如附图1所示。在城市中均匀分布多个AP热点，在 其覆盖范围内，车接收AP热点广播的数据，同时车与车之间也进行通信，如图1中车节点 al。即VANET通信主要分为路边接入热点AP和车之间的通信（v2I)以及车和车之间的通信 (v2v)这当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
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，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；其特征在于：所述方法包括以下步骤：步骤1：AP把文件F被切割成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(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V2。步骤3：目的节点解码，得到源信息：目的节点V2收到了由源节点S直接传过来的A、B、C和V1传过来的D、E，其中A、B、C包文件在各个package位置可能会有较大的丢包率，而经V1传过来的D、E信息包则相对会较完整，有较多的有效package。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨志华，张钦宇，李昊俊，刘乐天，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44
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