一种基于车联网模型的IDNC网络编码方法技术

本发明专利技术提供一种基于车联网模型的IDNC网络编码方法，包括步骤(1):各RSU估计其发射信号所覆盖区域内的各个车辆节点在下一数据包发送时隙的位置处于不同覆盖范围内的概率；各RSU构造该RSU相应的IDNC编码关系图；步骤(2):各RSU基于被自己发射信号所覆盖区域内的所有车辆节点所需接收的数据包构造最大权重团；步骤(3)：各RSU依照最大权重团中节点所对应的数据包进行IDNC编码，并从IDNC编码关系图中删除已参与编码的节点；步骤(4)：如果IDNC编码关系图中节点集合为非空子集，则转至步骤(1)迭代运行，直至IDNC编码关系图中节点集合为空。本发明专利技术能在提高车联网数据吞吐量的同时，减少网络译码时延。

IDNC network coding method based on vehicle networking model

【技术实现步骤摘要】
一种基于车联网模型的IDNC网络编码方法
本专利技术涉及一种基于车联网模型的IDNC网络编码方法，属于车联网及网络编码领域。
技术介绍
车联网(InternetofVehicles)是由车辆位置、速度和线路等信息构成的巨大交互网络。车联网通信包括基础设施(RSU)与车辆间的通信(V2I),车辆间的通信(V2V)，车辆与行人间的通信(V2P)等。车联网能实现智能化交通管理、智能动态信息服务和车辆智能化控制的一体化网络。与传统的路由技术相比较，网络编码技术在中间节点将数据包进行编码后进行转发，可相应利用网络中的冗余信息来提高网络数据吞吐量。对于传统的确定性网络编码技术及随机网络编码技术，接收端必须收到足够多的编码系数线性无关的数据包才能完成网路译码，导致存在网络译码时延，影响数据包实时传输性能。由于车联网特殊的应用场景，尤其是基础设施(RSU)与车辆间的通信(V2I)的应用场景，考虑到多个RSU向多个车辆发送数据包，存在RSU发射信号交叉覆盖车辆的情况，不同的编码方式对系统传输性能和吞吐量有很大影响，因此如何选择RSU端的网络编码方式来减小网络传输延迟和提高系统吞吐量是本领域需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种基于车联网模型的网络编码方法，减小网络传输延迟和提高系统吞吐量。为实现上述技术目的，本专利技术采用以下技术方案。提供一种基于车联网模型的IDNC网络编码方法，包括以下步骤：步骤(1):各RSU估计其发射信号所覆盖区域内的各个车辆节点在下一数据包发送时隙的位置处于不同覆盖范围内的概率；各RSU根据所述各个车辆节点的位置处于不同覆盖范围内的概率、车辆节点需要接收的数据包信息以及IDNC网络编码条件构造该RSU相应的IDNC编码关系图；步骤(2):各RSU基于被自己发射信号所覆盖区域内的所有车辆节点所需接收的数据包信息以及IDNC编码关系图构造最大权重团；步骤(3)：各RSU依照最大权重团中节点所对应的数据包进行IDNC编码，并从IDNC编码关系图中删除已参与编码的节点；步骤(4)：如果IDNC编码关系图中节点集合为非空子集，则转至步骤(1)迭代运行，直至IDNC编码关系图中节点集合为空。进一步地，构造各RSU相应的IDNC编码关系图的方法具体包括下步骤：确定节点、IDNC干扰边和发射信号干扰边；若车辆节点vj从RSUci接收数据包ak与车辆节点vj'从RSUci接收数据包ak'不满足IDNC编码条件，则节点nijk与节点nij'k'间存在IDNC干扰边；车辆节点vj落在RSUci与RSUci'交叉覆盖区，则节点nijk与节点ni'jk'间存在发射信号干扰边；车辆节点vj落在RSUci与RSUci'交叉覆盖区，车辆节点vj'仅落在RSUci'覆盖区域内，则节点nijk与节点ni'j'k'间存在发射信号干扰边；车辆节点vj与车辆节点vj'均落在RSUci与RSUci'交叉覆盖区，则节点nijk与节点ni'j'k'间存在发射信号干扰边，节点ni'jk与节点nij'k'间存在发射信号干扰边；其中节点nijk表示落在RSUci覆盖范围内的车辆节点vj需要接收数据包ak，节点nij'k'表示落在RSUci覆盖范围内的车辆节点vj'需要接收数据包ak'；ni'jk'表示落在RSUci'覆盖范围内的车辆节点vj需要接收数据包ak'；节点ni'jk表示落在RSUci'覆盖范围内的车辆节点vj需要接收数据包ak，节点ni'j'k'表示落在RSUci'覆盖范围内的车辆节点vj'需要接收数据包ak'。进一步地，步骤(2)包括：步骤201：各RSU基于IDNC编码关系图中仅被自己发射信号所覆盖的车辆节点需要接收的数据包信息，构造自己对应的最大权重团；步骤202：各RSU基于IDNC编码关系图中被自己发射信号和其它RSU发射信号交叉覆盖区域内的所有车辆所对应的各个车辆节点所需接收的数据包信息，依次选取每个交叉覆盖区域内节点权重最大的节点，并将其归类至各RSU自己对应的最大权重团中。再进一步地，步骤201具体方法包括：被RSUci覆盖的车辆节点所需接收的数据包对应的IDNC编码关系图为G，取Gs＝G，表示某RSUci对应的IDNC图所选取最大权重团；迭代运行：更新节点权重，取权重最大节点更新将节点从Gs删除，并将与节点有连接边的节点ni'j'k'的删除概率为αijk,i'j'k'；如果继续迭代运行,其中αijk,i'j'k'表示节点nijk与节点nij'k'间IDNC干扰边权重，依照IDNC编码条件，节点nijk与节点nij'k'间存在连接边，则αijk,i'j'k'＝1，否则αijk,i'j'k'＝0。再进一步地，将车辆节点vj仅落在某个RSUci覆盖范围内的概率与车辆节点所需接收数据包数量的乘积作为nijk的节点权重，节点nijk的节点权重表示为：wijk＝xij·|ψj|；xij表示车辆节点vj仅落在某个RSUci覆盖范围内的概率，|ψj|表示车辆节点vj所需接收数据包数量。进一步地，各RSU根据其发射信号所覆盖区域内的各车辆节点当前位置以及车辆行驶速度，估计下一数据包发送时隙车辆节点vj仅落在某个RSUci覆盖范围内的概率xij，表达式如下：其中RSUci在平面内的坐标位置为车辆节点vj的坐标位置为(bx,by)，行驶速度为(εx,εy)，Ri表示RSUci可覆盖的通信范围区域半径，t表示数据包发送时隙长度。进一步地，更新节点权重的公式表示为：其中αijk,i'j'k'表示节点nijk与节点ni'j'k'间IDNC干扰边权重，节点nijk表示落在RSUci覆盖范围内的车辆节点vj需要接收数据包ak，节点ni'j'k'表示落在RSUci'覆盖范围内的车辆节点vj'需要接收数据包ak'，wijk表示节点nijk的权重，wi'jk表示节点nijk更新后的权重，wi'j'k'表示节点ni'j'k'的节点权重，节点nijk与节点ni'j'k'间存在连接边，则αijk,i'j'k'＝1，否则αijk,i'j'k'＝0。进一步地，步骤202具体方法为：确定交叉覆盖位置中节点的节点权重；依据IDNC编码条件，如果交叉覆盖范围内节点权重最大的节点与覆盖该节点的RSU所对应的最大权重团中的所有节点均不存在IDNC干扰连接边或发射信号干扰连接边，则该节点可被归类到该RSU所对应的最大权重团中；如果交叉位置中权重最大的节点不能被归类到任何覆盖它的RSU中的最大权重团中，则该节点构成一个独立权重最大团。进一步地，交叉覆盖位置中节点的权重表示为wii'jk＝yii'j·|ψj|，其中wii'jk表示节点nii'jk的权重，节点nii'jk表示落在RSUci与RSUci'交叉覆盖范围内的车辆节点vj需要接收数据包ak，yii'j表示车辆节点vj落在RSUci与RSUci'交叉覆盖范围内的概率，|ψj|表示车辆节点vj所需求数据包数量。再进一步地本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于车联网模型的IDNC网络编码方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤(1):各RSU估计其发射信号所覆盖区域内的各个车辆节点在下一数据包发送时隙的位置处于不同覆盖范围内的概率；各RSU根据所述各个车辆节点的位置处于不同覆盖范围内的概率、车辆节点需要接收的数据包信息以及IDNC网络编码条件构造该RSU相应的IDNC编码关系图；/n步骤(2):各RSU基于被自己发射信号所覆盖区域内的所有车辆节点所需接收的数据包信息以及IDNC编码关系图构造最大权重团；/n步骤(3)：各RSU依照最大权重团中节点所对应的数据包进行IDNC编码，并从IDNC编码关系图中删除已参与编码的节点；/n步骤(4)：如果IDNC编码关系图中节点集合为非空子集，则转至步骤(1)迭代运行，直至IDNC编码关系图中节点集合为空。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于车联网模型的IDNC网络编码方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤(1):各RSU估计其发射信号所覆盖区域内的各个车辆节点在下一数据包发送时隙的位置处于不同覆盖范围内的概率；各RSU根据所述各个车辆节点的位置处于不同覆盖范围内的概率、车辆节点需要接收的数据包信息以及IDNC网络编码条件构造该RSU相应的IDNC编码关系图；
步骤(2):各RSU基于被自己发射信号所覆盖区域内的所有车辆节点所需接收的数据包信息以及IDNC编码关系图构造最大权重团；
步骤(3)：各RSU依照最大权重团中节点所对应的数据包进行IDNC编码，并从IDNC编码关系图中删除已参与编码的节点；
步骤(4)：如果IDNC编码关系图中节点集合为非空子集，则转至步骤(1)迭代运行，直至IDNC编码关系图中节点集合为空。


2.根据权利要求1所述的一种基于车联网模型的IDNC网络编码方法，其特征在于，构造各RSU相应的IDNC编码关系图的方法具体包括下步骤：确定节点、IDNC干扰边和发射信号干扰边；若车辆节点vj从RSUci接收数据包ak与车辆节点vj'从RSUci接收数据包ak'不满足IDNC编码条件，则节点nijk与节点nij'k'间存在IDNC干扰边；车辆节点vj落在RSUci与RSUci'交叉覆盖区，则节点nijk与节点ni'jk'间存在发射信号干扰边；车辆节点vj落在RSUci与RSUci'交叉覆盖区，车辆节点vj'仅落在RSUci'覆盖区域内，则节点nijk与节点ni'j'k'间存在发射信号干扰边；车辆节点vj与车辆节点vj'均落在RSUci与RSUci'交叉覆盖区，则节点nijk与节点ni'j'k'间存在发射信号干扰边，节点ni'jk与节点nij'k'间存在发射信号干扰边；其中节点nijk表示落在RSUci覆盖范围内的车辆节点vj需要接收数据包ak，节点nij'k'表示落在RSUci覆盖范围内的车辆节点vj'需要接收数据包ak'；ni'jk'表示落在RSUci'覆盖范围内的车辆节点vj需要接收数据包ak'；节点ni'jk表示落在RSUci'覆盖范围内的车辆节点vj需要接收数据包ak，节点ni'j'k'表示落在RSUci'覆盖范围内的车辆节点vj'需要接收数据包ak'。


3.根据权利要求1所述的一种基于车联网模型的IDNC网络编码方法，其特征在于，步骤(2)包括：
步骤201：各RSU基于IDNC编码关系图中仅被自己发射信号所覆盖的车辆节点需要接收的数据包信息，构造自己对应的最大权重团；
步骤202：各RSU基于IDNC编码关系图中被自己发射信号和其它RSU发射信号交叉覆盖区域内的所有车辆所对应的各个车辆节点所需接收的数据包信息，依次选取每个交叉覆盖区域内节点权重最大的节点，并将其归类至各RSU自己对应的最大权重团中。


4.根据权利要求3所述的一种基于车联网模型的IDNC网络编码方法，其特征在于，步骤201具体方法包括：
被RSUci覆盖的车辆节点所需接收的数据包对应的IDNC编码关系图为G，取Gs＝G，表示某RSUci对应的IDNC图所选取最大权重团；
迭代运行：更新节点权重，取权重最大节点更新
将节点从Gs删除，并将与节点有连接边的节点ni'j'k'的删除概率为αijk,i'j'k'；如果继续迭代运行,其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅中辉，周根，徐礼建，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32