車輛自組織網(wǎng)絡(luò)中使用公交車輛協(xié)助的數(shù)據(jù)分發(fā)*

姚 宏， 滕 超， 叢 磊， 梁慶中，胡成玉

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)計(jì)算機(jī)學(xué)院，湖北 武漢 430074)

車輛自組織網(wǎng)絡(luò)中使用公交車輛協(xié)助的數(shù)據(jù)分發(fā)*

姚 宏， 滕 超， 叢 磊， 梁慶中，胡成玉

(中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)計(jì)算機(jī)學(xué)院，湖北 武漢 430074)

車輛間聯(lián)網(wǎng)通信所組成的自組織網(wǎng)絡(luò)，受到了學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。由于車輛的動(dòng)態(tài)性和信號(hào)覆蓋范圍的間斷連接特性，這類網(wǎng)絡(luò)的通信行為表現(xiàn)出時(shí)延容忍網(wǎng)絡(luò)的特征。在城市街區(qū)中，車輛密度較大。觀察到公交車輛行駛軌跡的規(guī)律特征，利用網(wǎng)絡(luò)編碼技術(shù)，結(jié)合攜帶轉(zhuǎn)發(fā)，提出了一種基于公交車輛協(xié)助的導(dǎo)向性數(shù)據(jù)分發(fā)算法，實(shí)現(xiàn)了在城市街區(qū)場(chǎng)景中高效、可靠的協(xié)助式數(shù)據(jù)內(nèi)容分享。實(shí)驗(yàn)表明，在降低網(wǎng)絡(luò)通信開(kāi)銷的前提下，該方法有效地提高了城市街區(qū)中內(nèi)容分享數(shù)據(jù)投遞的成功率。

車輛自組織網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)編碼；公交車協(xié)助

1 引言

在車輛間聯(lián)網(wǎng)通信所構(gòu)成的車輛自組織網(wǎng)絡(luò)[1,2]中，由于車輛的動(dòng)態(tài)性和信號(hào)覆蓋范圍的間斷連接特性，這類網(wǎng)絡(luò)的通信行為表現(xiàn)出時(shí)延容忍網(wǎng)絡(luò)[3]的特征，受到了國(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注。本文著眼于城市主城區(qū)多條道路所構(gòu)成的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)分享。在這一場(chǎng)景中，車輛密度較大。大部分路上行駛的車輛，其運(yùn)動(dòng)規(guī)律體現(xiàn)了隨機(jī)性。觀察到公交車輛運(yùn)行軌跡嚴(yán)格遵循特殊的路線，成為車輛自組織網(wǎng)絡(luò)中的一種特殊角色。本文提出了一種基于公交車輛結(jié)點(diǎn)協(xié)助式通信的數(shù)據(jù)分享傳輸優(yōu)化策略，實(shí)現(xiàn)了城市街區(qū)場(chǎng)景中高效、可靠的協(xié)助式數(shù)據(jù)內(nèi)容分享。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)模擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境，對(duì)所提出的數(shù)據(jù)傳輸策略進(jìn)行了測(cè)試評(píng)估。

2 問(wèn)題提出及場(chǎng)景描述

在一些新興的車載網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序(例如播客、廣告推送、交通導(dǎo)航等)中，數(shù)據(jù)內(nèi)容需要被分發(fā)到一系列目標(biāo)車輛結(jié)點(diǎn)。對(duì)于這樣的應(yīng)用，目標(biāo)車輛結(jié)點(diǎn)可能分布于多條街道之中。在城市街區(qū)中，車輛密度較大，網(wǎng)絡(luò)通信需求隨之上升。傳統(tǒng)的基于傳染路由的策略，其數(shù)據(jù)通信總開(kāi)銷會(huì)隨著數(shù)據(jù)副本的增加而激增，在給網(wǎng)絡(luò)傳輸帶來(lái)極大負(fù)擔(dān)的同時(shí)，無(wú)法提供成比例的性能提升。

本文研究的通信場(chǎng)景為：城市街區(qū)中，由若干條街道組成的城市區(qū)域，如圖1所示。在該區(qū)域中存在多條互相聯(lián)通貫穿的雙向街道，即車輛結(jié)點(diǎn)能夠依據(jù)各自具體目的地點(diǎn)，自由地在街區(qū)中行駛運(yùn)動(dòng)。其中，公交車輛由于必須按固定線路行駛，因而體現(xiàn)出了特殊的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

Figure 1 Urban streets topology圖1 城區(qū)中的街道拓?fù)?/p>

如圖2所示，將城市街區(qū)的各個(gè)街道根據(jù)地理位置信息可以劃分為不同的街區(qū)網(wǎng)格。

Figure 2 Grid modeling of blocks圖2 街區(qū)網(wǎng)格建模

當(dāng)車輛自組織網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生對(duì)若干臨近街道的車輛結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)分享需求時(shí)，街區(qū)劃分的網(wǎng)格可以直接被抽象為本次數(shù)據(jù)分享網(wǎng)絡(luò)通信的目標(biāo)區(qū)域。城市街區(qū)的任一網(wǎng)格中，車輛結(jié)點(diǎn)雙向行駛運(yùn)動(dòng)。在街區(qū)中的各個(gè)十字路口處，車輛結(jié)點(diǎn)依據(jù)自身目的地點(diǎn)可自由地行駛、轉(zhuǎn)向或離開(kāi)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌ㄎ坏木W(wǎng)格。同時(shí)，在網(wǎng)格邊緣的街道路口處，也可能有新的車輛結(jié)點(diǎn)加入網(wǎng)絡(luò)通信的拓?fù)渲小１疚牟豢紤]路邊基站的作用，僅通過(guò)車輛之間的攜帶轉(zhuǎn)發(fā)，觀察公交車輛作為數(shù)據(jù)攜帶者的作用。

3 基于公交車輛協(xié)助的數(shù)據(jù)分發(fā)算法

對(duì)于車輛自組織網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)路由[4,5]，中繼車輛結(jié)點(diǎn)是否能依據(jù)原路由的方向規(guī)律行駛，對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)傳輸成功率有著直接的影響。在城市街區(qū)場(chǎng)景中，通常中繼車輛結(jié)點(diǎn)的行駛軌跡是具有隨機(jī)性的。在這種動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)路由下，傳統(tǒng)的基于傳染路由、機(jī)會(huì)主義路由的數(shù)據(jù)傳輸方案往往會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)副本，導(dǎo)致最終被成功傳輸?shù)臄?shù)據(jù)比例下降，也增加了網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程中的傳輸開(kāi)銷。并且，在某些帶有數(shù)據(jù)時(shí)間有效性需求的數(shù)據(jù)分發(fā)應(yīng)用中，傳統(tǒng)的解決方案在數(shù)據(jù)成功投遞率上也有待改進(jìn)。

選擇城市交通中行駛軌跡固定、運(yùn)動(dòng)速度呈現(xiàn)周期規(guī)律化的公交車輛，作為理想的數(shù)據(jù)路中繼站點(diǎn)，可以避免由于車輛行駛路線的隨機(jī)性而造成的中繼失效。

對(duì)于任意一條帶有方向性的數(shù)據(jù)路由，能否篩選出在第一時(shí)間內(nèi)與目標(biāo)結(jié)點(diǎn)交匯的(多跳)中繼車輛結(jié)點(diǎn)，將直接影響到通信的傳輸延時(shí)。不失一般性地，可描述為：

假定要將數(shù)據(jù)包從車輛A傳輸至車輛B，并且已知車輛A現(xiàn)在所在位置〈T0,LA〉(表示在時(shí)間T0時(shí)A的位置)。

需要知道車輛B的行駛軌跡PathB={〈T0,L0〉,〈T1,L1〉,〈T2,L2〉,〈T3,L3〉,…}。

傳輸任務(wù)轉(zhuǎn)化為：在PathB中找到一個(gè)最小值Tx，使數(shù)據(jù)包能在Tx內(nèi)被攜帶至Lx。

基于上述利用公交車輛作為中繼核心的思想，在場(chǎng)景中導(dǎo)入城市街區(qū)的實(shí)際街道拓?fù)鋱D(如圖3所示，圖示為湖北省武漢市光谷一帶的公路街道)，從中可提取出在此街區(qū)當(dāng)中的公交線路圖，覆蓋到各個(gè)街道，并在公交路口交匯(如圖3，709路公交車覆蓋魯磨路，755路公交車覆蓋關(guān)山一街，二者軌跡在圖中相交)。

Figure 3 A snapshot of route buses intersection in the urban blocks圖3 城市街區(qū)中公交車輛路線的交匯快照

利用公交車輛的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，提出路由中繼的初步方案：

首先，找出PathB與公交覆蓋圖中的“碰撞”點(diǎn)，設(shè)為IntersectionB{〈T0,L0〉,〈T1,L1〉,〈T2,L2〉,〈T3,L3〉,…}，碰撞點(diǎn)不一定是相交點(diǎn)，還可以是“臨近”點(diǎn)的概念。在多跳的數(shù)據(jù)傳遞中，最后一跳可以依靠其他移動(dòng)的車輛結(jié)點(diǎn)來(lái)完成。由于此時(shí)數(shù)據(jù)傳遞已接近目標(biāo)結(jié)點(diǎn)，所以延時(shí)和傳輸成功率都有保證。其次，在IntersectionB中，可得出從LA到達(dá)各個(gè)碰撞點(diǎn)Lx的時(shí)間tx(Lx本身在公交線路內(nèi)，可通過(guò)使用google map API等工具獲取)。在IntersectionB中找到一個(gè)Tx，使?jié)M足Tx>tx且任取〈Ty,Ly〉∈IntersectionB，Tx

然而，基于城市區(qū)域范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)分享通信需求，由于IntersectionBus無(wú)法確保能夠與所有數(shù)據(jù)分享的目標(biāo)結(jié)點(diǎn)發(fā)生“軌跡碰撞”，因此，單純的基于公交車輛中繼轉(zhuǎn)發(fā)，亦無(wú)法為基于城市區(qū)域范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)分享通信需求給出有效的解決方案。所以，在數(shù)據(jù)分發(fā)的過(guò)程中，仍需要除公交車輛結(jié)點(diǎn)之外的其他中繼結(jié)點(diǎn)。由于行駛線路的固定性、行駛速度的穩(wěn)定性等諸多因素，公交車輛結(jié)點(diǎn)可以作為區(qū)域數(shù)據(jù)分發(fā)過(guò)程的核心路由結(jié)點(diǎn)。數(shù)據(jù)傳輸?shù)倪^(guò)程可歸結(jié)為三個(gè)子階段：

(1) 通過(guò)當(dāng)前數(shù)據(jù)所在地，選擇從數(shù)據(jù)源至目標(biāo)街區(qū)的公交車輛協(xié)助路徑；

(2) 從數(shù)據(jù)源點(diǎn)將經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)編碼[6,7]的數(shù)據(jù)分片推送至公交車輛協(xié)助路徑；

(3) 完成數(shù)據(jù)從公交車輛協(xié)助路徑至目標(biāo)車輛結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)推送。

第一階段，選擇從數(shù)據(jù)源所在地至目標(biāo)街區(qū)所依賴的公交車輛協(xié)助路徑，在給定的公交線路圖中，首先通過(guò)數(shù)據(jù)內(nèi)容的截止時(shí)間T進(jìn)行篩選，即無(wú)法在數(shù)據(jù)有效期過(guò)期之前，從數(shù)據(jù)源點(diǎn)進(jìn)入目標(biāo)車輛結(jié)點(diǎn)所在網(wǎng)格的公交線路被排除。其次，通過(guò)截止時(shí)間T可以獲取第i個(gè)公交車輛線路，即在截止時(shí)間T之前，在目標(biāo)網(wǎng)格中行駛的距離ζi。當(dāng)中繼公交車輛在目標(biāo)區(qū)域網(wǎng)格中攜帶數(shù)據(jù)行駛的范圍增加時(shí)，其數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的路由收益也隨之提升。

對(duì)于特定數(shù)量的目標(biāo)車輛結(jié)點(diǎn)，本算法給出了一個(gè)推送覆蓋閾值因子δ，即對(duì)于一定數(shù)量的目標(biāo)車輛結(jié)點(diǎn)，公交車輛協(xié)助行駛范圍在目標(biāo)網(wǎng)格中至少需覆蓋δ*N個(gè)交叉路口(N為當(dāng)前路況中目標(biāo)車輛的總數(shù))。在所有的公交線路圖中，依次篩選出當(dāng)前數(shù)據(jù)推送范圍最大的公交車輛協(xié)助路徑，直至滿足推送覆蓋閾值(公交路線中交會(huì)路口不視為額外的范圍覆蓋)。

第二階段，嘗試將經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)編碼的數(shù)據(jù)分片，從數(shù)據(jù)源點(diǎn)推送至公交車輛協(xié)助路徑。這一過(guò)程依據(jù)在階段一中確立的不同公交車輛協(xié)助的推送覆蓋范圍，優(yōu)先將數(shù)據(jù)分片路由至推送范圍最大的公交車輛結(jié)點(diǎn)，并依次為選定的公交車輛協(xié)助線路中提供數(shù)據(jù)分片。此時(shí)，已知車輛A現(xiàn)在所在位置〈T0,LA〉。針對(duì)公交車B的行駛軌跡PathB= { 〈T0,L0〉 ,〈T1,L1〉, 〈T2,L2〉 , 〈T3,L3〉，…}，傳輸任務(wù)轉(zhuǎn)化為：在PathB中找到一個(gè)最小值Tx，使數(shù)據(jù)包能在Tx內(nèi)被經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)原地的某一車輛攜帶至Lx。以此，完成數(shù)據(jù)內(nèi)容從數(shù)據(jù)源到公交車輛協(xié)助路徑的跳轉(zhuǎn)。

第三階段，通過(guò)車輛結(jié)點(diǎn)的攜帶轉(zhuǎn)發(fā)，完成數(shù)據(jù)從公交車輛協(xié)助路徑，到目標(biāo)車輛結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)推送。在這一階段中，公交車輛結(jié)點(diǎn)充當(dāng)了移動(dòng)的基站結(jié)點(diǎn)角色。在傳染路由中，攜帶數(shù)據(jù)結(jié)點(diǎn)一段時(shí)間后將釋放數(shù)據(jù)并獲得“免疫”。而公交車輛結(jié)點(diǎn)在傳染的過(guò)程中，直至數(shù)據(jù)分享完成，公交車輛結(jié)點(diǎn)一直持有所攜帶的數(shù)據(jù)分片。

算法描述如下：

算法1Bus assistance path selection

while current pushing corners less than theδ*Nthen

for all bus path do

select the path covering most corners in the target grid;

update current pushing corners;

end for

end while

for all bus assistance path do

push the data to assistance path with largest pushing cover;

end for

transfer the coded data packets with the bus assistance

manager the data distribution with MFA, each bus is regarded as a moving RSU

4 網(wǎng)絡(luò)通信模擬實(shí)驗(yàn)

通過(guò)在模擬器中實(shí)現(xiàn)的城市街區(qū)場(chǎng)景中，對(duì)目標(biāo)區(qū)域中多目標(biāo)車輛結(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)分享的網(wǎng)絡(luò)通信模擬。主要工作分為兩個(gè)部分，分別是車輛結(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)行為的模擬實(shí)現(xiàn)，以及車輛自組織網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)分享的模擬實(shí)現(xiàn)。

4.1 城市街區(qū)車輛結(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)行為模擬

在車輛自組織網(wǎng)絡(luò)通信研究過(guò)程中，車輛結(jié)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)模型是數(shù)據(jù)傳輸路由的主要研究?jī)?nèi)容之一。區(qū)別于現(xiàn)今被普遍使用的隨機(jī)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)模型與隨機(jī)方向運(yùn)動(dòng)模型，基于實(shí)際城區(qū)車輛的運(yùn)行軌跡，對(duì)城市街區(qū)中的車輛結(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行了模擬實(shí)現(xiàn)。

由于缺乏武漢市城區(qū)的數(shù)據(jù)集，在實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證環(huán)節(jié)，本文采用的車輛運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)集來(lái)自文獻(xiàn)[8]的相關(guān)數(shù)據(jù)。利用其車輛自組織網(wǎng)絡(luò)部分的車輛運(yùn)動(dòng)軌跡數(shù)據(jù)，作為本文車輛運(yùn)動(dòng)模型的數(shù)據(jù)來(lái)源。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)源為美國(guó)華盛頓州西雅圖市。如圖4所示：在所觀測(cè)的城市街區(qū)中，分布總計(jì)750至850輛車輛結(jié)點(diǎn)，逐個(gè)記錄了運(yùn)動(dòng)軌跡。利用讀入其車輛行駛過(guò)程中的坐標(biāo)更新，將車輛地理位置變化分割成細(xì)小的時(shí)間分片。當(dāng)車輛結(jié)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到同一路點(diǎn)時(shí)，在當(dāng)前時(shí)間分片中，車輛間所處的位置被視為相對(duì)靜止的局部快照。直至下一個(gè)時(shí)間分片到來(lái)，車輛結(jié)點(diǎn)通過(guò)行駛運(yùn)動(dòng)改變自身所在的位置。

4.2 城市街區(qū)車輛結(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)通信模擬

已知作為數(shù)據(jù)分享目標(biāo)車輛結(jié)點(diǎn)的行駛軌跡，試圖利用未知地理位置的其余中繼幫助車輛結(jié)點(diǎn)，設(shè)計(jì)公交車輔助的數(shù)據(jù)傳輸路由。

數(shù)據(jù)分享過(guò)程中，其數(shù)據(jù)內(nèi)容長(zhǎng)度依然大于車輛結(jié)點(diǎn)交會(huì)過(guò)程中的一次數(shù)據(jù)推送數(shù)據(jù)量。同時(shí)，數(shù)據(jù)分享的數(shù)據(jù)內(nèi)容具有時(shí)效性。數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中優(yōu)化目標(biāo)為，在數(shù)據(jù)有效期截止前完成數(shù)據(jù)傳遞，并最小化網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)載開(kāi)銷。并且，最大可能地增加成功完成數(shù)據(jù)推送的目標(biāo)車輛結(jié)點(diǎn)比例。

Figure 4 City street scene in Seattle圖4 西雅圖市城市街區(qū)場(chǎng)景

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，以隨機(jī)的一個(gè)固定結(jié)點(diǎn)作為數(shù)據(jù)傳輸源，并對(duì)目標(biāo)區(qū)域的一部分目標(biāo)結(jié)點(diǎn)分享定長(zhǎng)的數(shù)據(jù)內(nèi)容。如圖4所示，將西雅圖市中的網(wǎng)絡(luò)通信場(chǎng)景依據(jù)等面積大小，切分為60個(gè)街道區(qū)域。當(dāng)數(shù)據(jù)內(nèi)容生成時(shí)，依據(jù)數(shù)據(jù)內(nèi)容長(zhǎng)度，可生成K個(gè)彼此線性無(wú)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)編碼數(shù)據(jù)分片。數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡(luò)編碼階段發(fā)生在數(shù)據(jù)源點(diǎn)，而傳輸過(guò)程中，車輛結(jié)點(diǎn)攜帶著網(wǎng)絡(luò)編碼后的數(shù)據(jù)分片，并以攜帶-轉(zhuǎn)發(fā)的方式，將數(shù)據(jù)分片傳輸至目標(biāo)區(qū)域。隨機(jī)生成需要推送的街區(qū)ID。

將公交車輛結(jié)點(diǎn)視為移動(dòng)的基站結(jié)點(diǎn)，公交車輛結(jié)點(diǎn)能夠直接與目標(biāo)車輛結(jié)點(diǎn)直接相遇，并完成數(shù)據(jù)的推送(視為直接連接)，或是經(jīng)過(guò)在目標(biāo)區(qū)域中的機(jī)會(huì)主路由策略，最終經(jīng)由幫助車輛結(jié)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)推送至目標(biāo)車輛結(jié)點(diǎn)(視為間接連接)。在目標(biāo)結(jié)點(diǎn)收集K或K個(gè)以上網(wǎng)絡(luò)分片數(shù)據(jù)分片后，即可通過(guò)解碼，獲取原數(shù)據(jù)內(nèi)容。

4.3 性能評(píng)估

針對(duì)具體街區(qū)生成數(shù)據(jù)分享通信需求。觀測(cè)了通過(guò)使用公交車輛協(xié)助對(duì)網(wǎng)絡(luò)通信中的數(shù)據(jù)傳輸開(kāi)銷、目的車輛成功投遞率等性能指標(biāo)的影響。如圖5所示，在測(cè)試過(guò)程中，針對(duì)不同長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)內(nèi)容，以及不同的數(shù)據(jù)內(nèi)容有效期，分別測(cè)試了通過(guò)公交車輛協(xié)助能夠達(dá)到的目標(biāo)車輛結(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)投遞成功率。通過(guò)對(duì)比不同的數(shù)據(jù)內(nèi)容有效截止時(shí)間T，可以觀測(cè)到，隨著有效時(shí)間的縮短，即從40分鐘到100分鐘之間，數(shù)據(jù)投遞的成功率隨著數(shù)據(jù)有效時(shí)間的增加而逐漸增加。這種變化是合理而直觀的，即隨著數(shù)據(jù)有效期的增加，無(wú)論是公交車輛結(jié)點(diǎn)或是普通的中繼車輛結(jié)點(diǎn)，均有更長(zhǎng)的時(shí)間完成數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)與投遞。通過(guò)觀測(cè)數(shù)據(jù)投遞率的變化過(guò)程，其上升曲線在60分鐘以下的過(guò)程中是陡峭的，直至當(dāng)數(shù)據(jù)的有效期達(dá)到60分鐘時(shí)，數(shù)據(jù)投遞率的上升趨于平緩。從中可以分析出，在城市街區(qū)的網(wǎng)絡(luò)通信場(chǎng)景中，難以在遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)投遞情況下確保短時(shí)間內(nèi)的數(shù)據(jù)分享成功率。

Figure 5 Network communication performance statistics圖5 網(wǎng)絡(luò)通信性能統(tǒng)計(jì)

伴隨著數(shù)據(jù)有效截止時(shí)間的變化，數(shù)據(jù)投遞率的變化先急后緩，其拐點(diǎn)處大致位于65分鐘處，可以作為數(shù)據(jù)分享中內(nèi)容有效期的參考基準(zhǔn)。同時(shí)，能夠觀測(cè)得出，在時(shí)間截止期大于70分鐘后，截止時(shí)間對(duì)數(shù)據(jù)投遞的成功率影響逐漸減小，最后，當(dāng)時(shí)間有效期達(dá)到100分鐘時(shí)，各種不同長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)內(nèi)容，都能夠達(dá)到高于百分之五十的數(shù)據(jù)投遞率。

關(guān)注不同的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度對(duì)城市街區(qū)中數(shù)據(jù)分享的投遞成功率影響，可以發(fā)現(xiàn)：選取長(zhǎng)度為四分片時(shí)，中繼結(jié)點(diǎn)能夠較好地完成數(shù)據(jù)投遞的任務(wù)，確保始終具有較高的數(shù)據(jù)投遞成功率。隨著數(shù)據(jù)內(nèi)容長(zhǎng)度的增加，數(shù)據(jù)投遞成功率開(kāi)始明顯。當(dāng)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度超過(guò)六分片后，在一小時(shí)內(nèi)的數(shù)據(jù)有效期甚至無(wú)法確保百分之三十的投遞成功率。進(jìn)一步分析，通過(guò)觀測(cè)不同K值對(duì)應(yīng)曲線的間隔寬度，能夠反映出隨著數(shù)據(jù)內(nèi)容長(zhǎng)度變化而映射出的投遞率變化規(guī)律。K=6與K=7之間的曲線間隔明顯小于其余曲線，說(shuō)明當(dāng)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度大于六分片時(shí)，數(shù)據(jù)投遞成功率很大程度受到數(shù)據(jù)有效時(shí)間的制約，而隨著數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的變化拐點(diǎn)出現(xiàn)，即當(dāng)數(shù)據(jù)長(zhǎng)度小于六分片后，大量的中繼結(jié)點(diǎn)服務(wù)能力被釋放出來(lái)。可以推測(cè)在城市街區(qū)中，中繼車輛的路由服務(wù)能力本身存在一定閾值，對(duì)于多于一定數(shù)據(jù)量的攜帶轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，中繼車輛的服務(wù)能力無(wú)法完成路由任務(wù)，因而始終保持在較低的數(shù)據(jù)投遞成功率上。

5 結(jié)束語(yǔ)

鑒于車輛自組織網(wǎng)絡(luò)在網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程中高度的動(dòng)態(tài)性，無(wú)法確保端到端連接等特性，本文利用公交車輛的行駛規(guī)律性，提出了一種基于公交車輛協(xié)助的數(shù)據(jù)分發(fā)算法。實(shí)驗(yàn)表明在降低網(wǎng)絡(luò)通信開(kāi)銷的前提下，該方法可以有效地提高城市街區(qū)中數(shù)據(jù)投遞的成功率。

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YAOHong,born in 1976,PhD,associate professor,CCF member(E200035380M)，his research interest includes computer networks.

DatadistributioninvehicleAd-hocnetworksusingbusassistance

YAO Hong,TENG Chao,CONG Lei,LIANG Qing-zhong,HU Cheng-yu

(School of Computer Science & Technology,China University of Geosciences(Wuhan),Wuhan 430074,China)

Inter-vehicle communications forms vehicle Ad-Hoc networks,which have attracted extensive attention in academia.Due to vehicles’ dynamic nature and the intermittent connection of the signal coverage, the communication behaviors of such networks exhibit the characteristics of the delay tolerant network. Observing the characteristics of buses’ running tracks in urban blocks where there is high density of vehicles, and using the network coding technology and the carry forward method, we propose a data distribution algorithm based on bus assistance to achieve efficient and reliable content sharing.Experiments show that,under the premise of reducing network traffic overhead, the algorithm can effectively improve the delivery success rate of the content sharing data in urban blocks.

vehicle Ad-Hoc networks;network coding;data transmission;bus assistance

1007-130X(2014)11-2114-05

2014-06-11;

：2014-08-20

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(61272470,61305087)；中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助項(xiàng)目(CUG140615,CUG120114)

TP393.09

：A

10.3969/j.issn.1007-130X.2014.11.010

姚宏(1976),男，河南襄城人，博士，副教授，CCF會(huì)員(E200035380M)，研究方向?yàn)橛?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。E-mail:yaohong@cug.edu.cn

通信地址：430074 湖北省武漢市洪山區(qū)魯磨路中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(武漢)計(jì)算機(jī)學(xué)院

Address:School of Computer Science & Technology,China University of Geosciences(Wuhan),388 Lumo Rd,Hongshan District,Wuhan 430074,Hubei,P.R.China