[發明專利]一種基于線性網絡編碼的數據傳輸優化方法

在審

• 申請號: 201710181959.3
• 申請日: 2017-03-24
• 公開（公告）號: CN107147471A
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 趙海濤;沈箬怡;于洪蘇;陳思敏;朱洪波
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L29/08
• 代理公司: 南京知識律師事務所32207
• 代理人: 李湘群

技術領域

本發明屬于通信技術領域，具體涉及一種基于線性網絡編碼的數據傳輸優化方法。

背景技術

車聯網(Vehicular Ad Hoc Network,VANET)作為物聯網(Internet of Things,IoT)和智能交通系統(Intelligent Transport Systems,ITS)的融合體，是以車內網、車際網和車載移動互聯網為基礎，連接車載設備，手持設備、路側設備等通信終端以及移動互聯網基礎設施，進行無線通訊和信息交換的大規模網絡。隨著寬帶移動通信技術的迅速發展和廣泛應用，以及數字化、網絡化、信息化與智能化技術的快速進步，以車、路和人為主題的通信網絡正在逐步建立。車載終端(包括司機和乘車人的智能手機等)作為接入移動互聯網的移動終端，大范圍、高參與度地加入到移動互聯網的數據傳輸業務，以及成為未來移動互聯網絡發展的必然趨勢。各種典型和新興服務類型在內的VANET信息服務將以文字、圖片、音頻和視頻等多種信息類型全面搭載在數量龐大的、附屬在車、路和人上的智能終端構成的VANET之上。隨著各類信息服務的完善與普及，VANET中的數據傳輸流量將呈現出爆炸式增長。在VANET這個復雜耦合的通信系統當中，不斷提高的數據傳輸需求將給承載網絡帶來巨大的傳輸壓力。VANET的數據傳輸負載能力將面臨挑戰。

VANET中網絡環境的動態多變、物理環境的復雜多樣、信息(空間)環境的數據海量性與稀疏性并存，這使得一些傳統的網絡和數據傳輸技術難以對VANET下的數據傳輸提供很好的支持，而這要求VANET下的數據傳輸更加地高效并且要求數據的傳輸足夠地穩定和可靠。

在傳輸過程中采用網絡編碼技術能夠提高傳輸的穩定性和可靠性。盧冀等學者中提出的適用于無線網絡的廣播重傳方法即滿足了對數據傳輸的高效性要求，同時也減少了數據包的重傳，該方法在基站選擇編碼數據包的依據是最小重傳次數。對于需要重傳的數據包，利用Kim Y提出的機會式網絡編碼方法進行編碼，這樣做可以使得重傳的次數有效減少，最終在目的端從所有重傳的數據包中恢復出丟失的數據包，從而提高目的端恢復丟失數據包的概率。為了提高無線網絡中傳輸的可靠性和網絡資源的利用率，代仕芳等學者利用網絡編碼技術來達到該目標。車輛在道路上的運動軌跡具有隨機性，但是如果提前知道車輛的運動軌跡，那么就可以提前獲取到熱點，并將從中繼處接收到的有用信息通過網絡編碼技術編碼后傳輸到未來要到達這些熱點傳輸范圍內的車輛，ZHANG D,YEO C K等采用了這種思想，即提前預測車輛的運動軌跡。路邊基礎設施作為多跳通信中可用的中繼，當其與車輛節點之間的信道質量降低時，網絡連通性就會相應的降低，為了提高網絡連通性，學者KHLASS采用了協作中繼的方法，同時，當車輛節點與路邊基礎設施之間進行雙向通信時，將引入模擬網絡編碼技術，從而提高車輛節點與路邊基礎設施之間的通信效率。上面這些文獻都利用網絡編碼技術提高了網絡性能，這說明網絡編碼技術在提供網絡性能方面的可行性。Wu Y等將網絡編碼運用到兩個用戶通過多跳進行數據交互的通信環境中，在此基礎上提出了一種分布式方案。為了減少數據傳輸的次數，謝勇等學者提出了一種基于網絡編碼技術的數據分發算法。為了提高車輛密集場景下數據傳輸的性能并保證數據傳輸的可靠性，馬寧提出了一種基于代間漸進網絡編碼的數據傳輸策略，代間漸進網絡編碼是對傳統代內網絡編碼的改進，即后代編碼數據包包含了其之前所有代的數據包,目的車輛節點在丟包的情況下可通過后代編碼數據包恢復出丟失的編碼數據包,并能及時解碼出源數據包。

從以上關于線性網絡編碼技術的描述可以看出，目前的研究重心是如何減少數據包在傳輸過程中的丟包率和數據包被篡改的可能性，減少數據包的重傳，保證了數據傳輸過程中的可靠性。但對于傳統數據傳輸方法中數據傳輸效率低的問題還沒有有效的解決辦法。

發明內容

本發明的目的在于解決傳統數據傳輸方法中數據傳輸效率低的問題，為此提出一種基于線性網絡編碼的數據傳輸控制優化方法，該方法在發送端對原始數據進行分組加工，在對這些分組信息進行編碼操作后，將其轉發給下一中繼車輛，當中繼接收到上一車輛轉發過來的數據后，會在進行重編碼操作后再轉發給下一中繼車輛，依此類推，直到數據信息到達目的端，目的端車輛對接收到的數據信息進行解碼操作，恢復出原始數據。

本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案是一種基于線性網絡編碼的數據傳輸優化方法，具體包括如下步驟：

步驟1：在發送源將需要傳輸的數據信息進行分組，然后采用線性網絡編碼技術對這些分組數據進行編碼；