专利名称：一种基于网络编码的车载自组织网络区域内容分发方法
技术领域：
本发明属于车载自组织网络内容分发领域，具体涉及ー种应用于车载自组织网络的基于网络编码的区域内容分发方法。
背景技术：
随着无线网络、电子和车辆技术的迅速发展，车载自组织网络已经引起了学术界 和エ业界的重视。通过车载节点之间、车载节点与路旁基础设施的无线交互，可以为车辆提供交通预警信息，降低事故发生的概率；为车辆提供实时交通信息辅助驾驶与交通管理，提升现有交通道路的运输效率。然而，车载自组织网络的部署是ー个逐步的过程，在市场渗透率达到一定程度之前，很多的交通安全相关的应用由于需要每ー辆车都參与而无法有效实施。而非交通安全相关的数据分发应用，例如停车位置获取，出租车预定，商业广告分发等，不要求道路中所有的车辆都必须參与，因此在车载自组织网络的发展初期阶段具有很大的应用前景。上述这些非交通安全相关的数据分发应用，都需要将数据分发到特定的地理区域。车载自组织网络中由于节点的高速移动，使得网络拓扑信息难以准确获取，不能依靠维护网络拓扑信息来传输数据。当分发区域较大时，需要多跳传输才能把内容从分发节点传输到接收节点，使得分发的时延较大，尤其是分发内容较大时，造成分发区域边界的节点难以在离开分发区域前获取ー份完整的分发内容。同时，在区域分发中，车载节点会频 繁进入与离开指定的分发区域，意味着需要随时给新进入分发区域的节点提供分发内容，同时也要容忍辅助节点的随时离开。然而，车载自组织网络业具有能量不受限，信息处理与获取能力强等特点。因此，如何结合车载自组织网络的这些特点，找到ー种高效的区域内容分发方法是ー个需要解决的重要技术问题。
发明内容
为了克服已有区域内容分发存在较大延迟、效率较低、分发成功率较低的不足，本发明提供一种降低内容分发延迟、提高效率、提升分发成功率的基于网络编码的车载自组织网络区域内容分发方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是—种基于网络编码的车载自组织网络区域内容分发方法，所述车载自组织网络区域内容分发方法包括以下步骤(I)广播HELLO消息，声明分发内容与请求数据数据源节点在一跳范围内周期广播HELLO消息声明待分发内容的ID，所有位于分发区域内的节点接收到此HELLO消息后自动成为缓存节点，同样在ー跳范围内周期广播HELLO消息进行待分发内容的声明以及本地的数据请求；(2) HELLO请求消息处理，具体包括如下过程2a)合格服务节点判断节点接收到请求消息后，判断自己是否为ー个合格服务节点，合格服务节点需同时满足如下条件I)请求节点请求的数据量大于零，对该请求节点的数据有效性大于零；2)比请求节点更靠近数据源节点，或者请求节点是ー个感兴趣节点；3)请求节点没有接收到本节点发送出去的数据包，或者本节点不在黑名单内；若节点是ー个合格服务节点，则传输相应的数据作为ー个数据请求的回应，否则忽略该请求；2b)缓存内容更新当本节点接收到ー个比自己离数据源节点更远的节点的数据请求，且数据有效性为零时，若节点为一个缓存节点且已获得的数据量已经达到需要缓存的最大数目，需要进行缓存内容的更新，更新的方法是随机删除ー些数据包以腾出空间来请求ー些新的数据； (3)广播数据提供本地响应服务；当一个节点接收到数据请求并且为合格服务节点时，就计算需要发送的数据包个数，计算的方法和缓存节点计算随机删除数据包个数的方法相同；根据计算到的需要发送的数据包个数，节点连续广播自己所拥有的数据包的线性组合，如下式所示
权利要求
1.一种基于网络编码的车载自组织网络区域内容分发方法，其特征在于，所述车载自组织网络区域内容分发方法包括以下步骤 (1)广播HELLO消息，声明分发内容与请求数据 数据源节点在一跳范围内周期广播HELLO消息声明待分发内容的ID，所有位于分发区域内的节点接收到此HELLO消息后自动成为缓存节点，同样在ー跳范围内周期广播HELLO消息进行待分发内容的声明以及本地的数据请求； (2)HELLO请求消息处理，具体包括如下过程 2a)合格服务节点判断节点接收到请求消息后，判断自己是否为ー个合格服务节点，合格服务节点需同时满足如下条件 1)请求节点请求的数据量大于零，对该请求节点的数据有效性大于零； 2)比请求节点更靠近数据源节点，或者请求节点是ー个感兴趣节点； 3)请求节点没有接收到本节点发送出去的数据包，或者本节点不在黑名单内； 若节点是ー个合格服务节点，则传输相应的数据作为ー个数据请求的回应，否则忽略该请求； 2b)缓存内容更新当本节点接收到ー个比自己离数据源节点更远的节点的数据请求，且数据有效性为零时，若节点为一个缓存节点且已获得的数据量已经达到需要缓存的最大数目，需要进行缓存内容的更新，更新的方法是随机删除ー些数据包以腾出空间来请求一些新的数据； (3)广播数据提供本地响应服务； 当一个节点接收到数据请求并且为合格服务节点时，就计算需要发送的数据包个数，计算的方法和缓存节点计算随机删除数据包个数的方法相同；根据计算到的需要发送的数据包个数，节点连续广播自己所拥有的数据包的线性组合，如下式所示
2.如权利要求I所述的基于网络编码的车载自组织网络区域内容分发方法，其特征在于所述步骤(I)中，HELLO消息的内容包括待分发内容的ID、大小、分发区域、拥有者、拥有者的地理位置、发送节点的类型、发送节点的地理位置、请求的数据量、禁止传输数据的节点黑名单和最近接收到的数据包ID，其中，黑名单和最近接收到的数据包ID用BloomFilter结构存储。
3.如权利要求2所述的基于网络编码的车载自组织网络区域内容分发方法，其特征在干所述HELLO消息的内容中，请求的数据量q对于不同的节点使用不同的计算方法，对于感兴趣节点q=m_c，其中m为整个分发内容的数据量，c为节点已经获得的数据量；对于缓存节点q=Need_Cache_c,其中Need_Cache为缓存节点需缓存的数据量,动态计算如下Need_Cache=m/η 其中η是分发区域内的一跳邻居数，通过收集周期的HELLO消息动态估计。
4.如权利要求f3之一所述的基于网络编码的车载自组织网络区域内容分发方法，其特征在于所述步骤(2)中，数据的有效性计算规则如下如果从某个邻居节点接收到ー个线性无关的数据包，则除了这个邻居节点之外，此节点相对所有邻居节点的数据有效性都増加I ;如果从HELLO消息中判断对方接收到k个本节点发送的数据包，则相对对方的数据有效性减去k。
5.如据权利要求I所述的基于网络编码的车载自组织网络区域内容分发方法，其特征在于所述步骤(2)中，缓存内容更新时应该删除的数据包个数用下式表达min{q/n/ , utility (v)} 其中，V是请求节点，utility (V)是本节点对于V的数据有效性，q是V的请求数据量，当V是缓存节点时，n' =n/2,当V是感兴趣节点时n' =n。
全文摘要
一种基于网络编码的车载自组织网络区域内容分发方法，包括以下步骤(1)广播HELLO消息，声明分发内容与请求数据；(2)HELLO请求消息处理；(3)广播数据提供本地响应服务；(4)数据接收处理；当接收到的数据和节点缓存的数据线性相关时，丢弃该数据并把发送节点添加进黑名单，在获得新数据之前禁止向本节点传输数据；若接收到的数据线性无关，就在黑名单中检查发送节点是否存在，若存在就删除；接收到了一个线性无关的数据时，除了发送节点外，所有和邻居对应的数据有效性都增加1，然后保存数据包。本发明能降低内容分发延迟、提高效率、提升分发成功率。
文档编号H04L12/18GK102694859SQ201210165800
公开日2012年9月26日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者姚信威, 岑跃峰, 李桂森, 王万良, 蒋一波, 赵燕伟 申请人:浙江工业大学