CN107295600A - 一种车载网络中的数据传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种车载网络中的数据传输方法，包括：构造包括所述请求节点在内的、由多个车辆节点构成的社区；将所述社区中拥有所述兴趣内容且与所述请求节点距离最近的车辆节点，作为提供节点；收到所述请求数据包的中继节点，根据各相邻车辆节点的移动行为相似度和速度大小，获得下一跳的中继节点，直至将所述请求数据包中继转发至所述提供节点。通过在相同社区关系下选取距离最近的提供节点，同时以移动行为相关度和速度大小选择中继节点，实现数据了快速准确的转发，避免了现有通过广播请求数据包的方式，降低车载网络开销的同时还能减少数据查找的时间和提高查找成功命中率。

Description

一种车载网络中的数据传输方法
技术领域
本发明涉及车载网络技术领域，更具体地，涉及车载网络中的数据传输方法。
背景技术
车载自组织网络(英文全称：Vehicular Ad-hoc Networks，英文简称：VANETs)，也称之为车载网络，作为一项新兴技术，在最近几年得到了迅速发展。它将具有通信能力的设备安装在车辆上，使车辆间能够直接进行相互通信，保证用户能够获得他们所需要的信息，最终构成车辆间开放式的移动网络。近年来，无线通信技术的快速发展如802.11p、LTE-D2D等，也为在车载网络下部署高带宽需求的流媒体服务铺平了道路。
车载网络移动环境会导致网络拓扑频繁改变，一些传统基于IP协议的移动流媒体，都是面向主机为中心(host-centric)的解决方案，它们需要从用户和服务的位置出发，每次获取内容，都需要将数据请求间接映射到内容存放所在的设备位置上，限制了车载网络对移动节点的支持，这与用户仅关心数据内容而非数据载体的需求相违背，由于用户位置的动态变化造成了通信链路的频繁改变，极大的影响了用户体验质量。此外，由于这些传统解决方案需要维护覆盖网络来实现视频分发，产生了额外的通信开销。
信息中心网络(Information-Centric Networking，ICN)作为一种全新的网络架构通过命名内容而不是命名主机的形式来支持高效的内容分发。在ICN中，任何网络单元都可以缓存接收到的内容从而为今后的请求提供服务，这种on-path caching的模式不仅加快了内容在网络中的散播同时还减轻了核心网的压力。在全网缓存的基础上，ICN实现了基于名字而不是主机名的路由方式从而支持内容的就近发现与获取，进一步提高了分发效率。另外，按名字路由的方式还解耦了传统网络中位置与内容绑定所造成了移动性支持不足等问题。由于ICN在内容分发效率以及移动性方面的优势，构建以ICN为架构的车载网络视频共享系统已经成为了车载网络的重要发展趋势。
现有的基于ICN的VANETs解决方案只是简单将传统固网ICN中的缓存与转发策略引入到VANETs中，为了实现快速的资源发现以及扩散，这些策略贪婪的带宽及存储资源使用方式不仅造成了大量的缓存冗余，而且还浪费了宝贵的带宽资源，亟待解决。并且，现有车载网络的数据传输过程是由视频数据请求节点通过网络接口广播兴趣包至所有邻居节点，接收到该兴趣包的节点会重复这一过程直到兴趣包抵达数据提供者，在数据返回的过程中，每个回程转发节点都会将该视频数据保存，直到返回至数据请求节点。由于会持续向邻居节点广播兴趣包，造成数据泛洪，并且回程时每个转发节点都会缓存视频信息，导致网络开销剧增。
发明内容
本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的车载网络中的数据传输方法。
根据本发明的一个方面，提供一种车载网络中的数据传输方法，包括：
根据各车辆节点与请求节点之间的移动行为相似度以及根据各车辆节点与所述请求节点所发送的请求数据包请求的兴趣内容之间的兴趣相似度，构造包括所述请求节点在内的、由多个车辆节点构成的社区；
S2、将所述社区中拥有所述兴趣内容且与所述请求节点距离最近的车辆节点，作为提供节点；
S3、收到所述请求数据包的中继节点，根据各相邻车辆节点的移动行为相似度和速度大小，获得下一跳的中继节点，直至将所述请求数据包中继转发至所述提供节点。
优选地，所述车载网络中的数据传输方法还包括：
S4、所述提供节点向所述请求节点回复包含兴趣内容的回复数据包，所述回复数据包沿所述请求数据包的传输路径返回至所述请求节点。
优选地，所述步骤S1包括：
S1.1、根据相同的规则，将包括所述请求节点在内的车辆节点的速度分解为水平方向上相互垂直的两个分速度，对除请求节点外的任一车辆节点，根据该车辆节点与请求节点的分速度，获得该车辆节点与请求节点之间的移动行为相似度；
S1.2、将所述兴趣内容的类型作为目标视频类型，获得所述社区中各车辆节点对所述目标视频类型的播放率和请求率，作为各车辆节点与请求节点之间的兴趣相似度；
S1.3、设置第一移动相似度阈值和兴趣相似度阈值，将移动行为相似度大于所述移动相似度阈值且兴趣相似度大于兴趣相似度阈值的车辆节点划归于包括所述请求节点在内的所述社区。
优选地，所述步骤S3包括：
S3.1、对收到所述请求数据包的中继节点的任一相邻车辆节点，获得该相邻车辆节点和所述中继节点之间的移动相似度；
S3.2、设置第二移动相似度阈值，将移动相似度大于所述第二移动相似度阈值的相邻车辆节点中，具有最大速度绝对值的车辆节点作为下一跳的中继节点。
优选地，接收到所述回复数据包的中继节点判断自己是否属于所述社区，若是，则保存所述兴趣内容。
优选地，上述车载网络中的数据传输方法还包括：
设置接收时间阈值；
在所述请求节点发送请求数据包时开始计时；
当计时超过所述接收时间阈值时仍没有收到回复数据包，则将所述社区中拥有所述兴趣内容且与所述请求节点距离次近的车辆节点，作为提供节点。
优选地，所述步骤S1.1包括：
根据相同的规则，将包括所述请求节点在内的车辆节点的速度分解为水平方向上相互垂直的两个分速度；
根据公式计算其他车辆节点与请求节点之间的移动相似度；
其中，sx表示请求节点的移动速度，x1和x2分别表示请求节点在水平方向上相互垂直的分速度，sy表示车辆节点y的移动速度，y1和y2分别表示车辆节点y在水平方向上相互垂直的分速度，M(sx,sy)表示车辆节点y与请求节点之间的移动相似度。
优选地，所述步骤S1.2中获得所述社区中各车辆节点对所述目标视频类型的播放率和请求率的步骤，包括：
根据车辆节点中用户观看的每个视频所属的视频类型、观看时间以及完整放映时间获得车辆节点对所述目标视频类型的播放率；
根据一定时间内车辆节点中用户对目标视频类型的请求数与总请求数，获得车辆节点对所述目标视频类型的请求率。
优选地，所述设置第二移动相似度阈值的步骤，包括：将当前收到请求数据包的中继节点与提供节点之间的移动相似度，作为寻找下一跳中继节点的第二移动相似度阈值。
优选地，所述播放率通过公式：获得，
其中，Pi x表示车辆节点x对于i类视频的播放率，vx代表车辆节点x所观看的所有视频的集合，px(vj)表示在历史播放行为中，视频vj的观看时间，ptotal(vj)表示视频vj的完整放映时间，Ii(vj)是一个指示器方程，用于表示视频vj和i类视频的关系，Ii(vj)通过公式获得，
其中，Ti表示i类型视频的视频集合，若视频vj属于i类视频，则Ii(vj)为1，若视频vj不属于i类视频，则Ii(vj)为0。
本申请提出的一种车载网络中的数据传输方法及装置，通过在相同社区关系下选取距离最近的提供节点，同时以移动行为相关度和速度大小选择中继节点，实现数据了快速准确的转发，避免了现有通过广播请求数据包的方式，降低车载网络开销的同时还能减少数据查找的时间和提高查找成功命中率。
附图说明
图1为根据本发明实施例的车载网络中的数据传输方法的流程示意图；
图2为根据本发明实施例的构建社区的方法的流程示意图；
图3为根据本发明实施例的选择中继节点的方法的流程示意图；
图4为根据本发明实施例的应用场景示意图；
图5为根据本发明实施例的车载网络中的数据传输方法的流程示意图；
图6为根据本发明实施例的车载网络的框架示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
现有的基于ICN的VANETs解决方案只是简单将传统固网ICN中的缓存与转发策略引入到VANETs中，为了实现快速的资源发现以及扩散，这些策略贪婪的带宽及存储资源使用方式不仅造成了大量的缓存冗余，而且还浪费了宝贵的带宽资源，亟待解决。并且，现有车载网络的数据传输过程是由视频数据请求节点通过网络接口广播兴趣包至所有邻居节点，接收到该兴趣包的节点会重复这一过程直到兴趣包抵达数据提供者，在数据返回的过程中，每个回程转发节点都会将该视频数据保存，直到返回至数据请求节点。由于会持续向邻居节点广播兴趣包，造成数据泛洪，并且回程时每个转发节点都会缓存视频信息，导致网络开销剧增。
为了克服现有技术的上述问题，本发明实施例提供了一种车载网络中的数据传输方法。为了便于理解，在此先对本实施例及后续实施例中可能涉及到的相关概念进行解释说明：
车载网络，也称之为车载自组织网络(英文全称：Vehicular Ad-hoc Networks，英文简称：VANETs)，作为一项新兴技术，在最近几年得到了迅速发展。它将具有通信能力的设备安装在车辆上，使车辆间能够直接进行相互通信，保证用户能够获得他们所需要的信息，最终构成车辆间开放式的移动网络，车载网络中的每一个节点都是一个车辆节点。
请求节点，即发送请求数据包的车辆节点，在本发明中请求数据包并不是传统TVP/IP的IP请求，而是通过数据的名称方式来请求。
需要说明的是，现有的请求数据包为：baidu.com/电影/终结者，请求节点首先通过IP地址找到服务器，然后再请求电影，最后获得《终结者》这部电影，而本发明则直接请求名称：终结者。传统的按照IP找得资源并建立连接，但是在移动环境下，各个车辆节点都在变化这种连接是不稳定的，连接一旦中断就得重新连接，并且只能到原来的IP连接，传输效率非常低。但本发明采用的以名称方式来请求数据，不需要获知拥有数据的节点的位置，即使连接中断，只需更换为新的拥有数据的节点即可。
提供节点，即拥有请求节点所需兴趣内容的车辆节点。
中继节点，即用于将请求节点或提供节点发送的数据包进行中继转发的节点，由于车辆节点的功率有限，请求节点/提供节点在向提供节点/请求节点发送数据包时，需要进行一次或多次转发，通过多次转发的方式，车载网络能够获得更高的链路容量和更好的覆盖范围。
上述内容所提到的请求节点、中继节点以及提供节点，为本实施例及后续实施例可能涉及到的执行主体。本实施例以及后续实施例中提出的数据传输方法，主要基于请求节点、中继节点以及提供节点直接的交互实现。
基于上述内容，本实施例提供一种车载网络中的数据传输方法，参见图1，包括：
101根据各车辆节点与请求节点之间的移动行为相似度以及根据各车辆节点与所述请求节点所发送的请求数据包请求的兴趣内容之间的兴趣相似度，构造包括所述请求节点在内的、由多个车辆节点构成的社区；
102、将所述社区中拥有所述兴趣内容且与所述请求节点距离最近的车辆节点，作为提供节点；
103、收到所述请求数据包的中继节点，根据各相邻车辆节点的移动行为相似度和速度大小，获得下一跳的中继节点，直至将所述请求数据包中继转发至所述提供节点。
需要说明的是，本实施例中的各车辆节点是指出请求节点外一定范围内的其他节点，在具体实施时，范围大小可以根据请求节点的速度、周围车辆节点的个数进行调整，例如，当请求节点的速度较快时，请求节点可以在短时间内和较多的车辆节点进行通信，该范围就较大，或者周围车辆节点较少，如果选取的范围较小，很可能搜索不到想要的兴趣内容时，显然该范围的设置也应该较大，同理，当请求节点的速度较慢或周围车辆节点较多时，该范围的设置可以适当小一些，总体上保证当某个车辆节点需要某个兴趣内容时，可以尽可能选择近距离的车辆节点发送想要的兴趣内容。
移动行为相似度，顾名思义，用于表示车辆节点之间的移动行为的相似程度，移动行为相似度越高，则在数据传输时，传输路径更接近直线，也就可以更快速地传递数据。本发明汇总每个车辆节点通过车辆上安装的全球定位系统GPS接收机获取本车的位置信息，通过车辆上安装的传感器获取本车的速度、方向、加速度等的行驶信息
兴趣内容相似度，是用来衡量车辆节点对应车主对某个兴趣内容的偏好程度，显然，通过将具有相同或相似兴趣内容偏好的车辆节点汇聚在一起，能够更快捷地找出具有请求节点所需要的兴趣内容的节点。在本实施例及后续实施例中，兴趣内容可以是视频、音频、文章等内容，本发明不对兴趣内容做进一步的限制。
社区是本实施例中由具有较高移动行为相似度和兴趣内容相似度的车辆节点组成的一个虚拟的集合，在选择请求节点时，从社区中选择具有兴趣内容且距离请求节点最近的一个车辆节点作为请求节点，在确定请求节点后，根据接收到请求数据包的车辆节点与其相邻的各车辆节点的移动相似度和速度大小，选择中继节点，本方法考虑了构建用户偏好的社区，实现了兴趣内容的就近获取以及兴趣内容的快速转发。
在上述实施例的基础上，步骤103之后还包括：
104、提供节点向请求节点回复包含兴趣内容的回复数据包，回复数据包沿请求数据包的传输路径返回至请求节点。
需要说明的是，本实施例回复数据包是沿请求数据包的传输路径回传的。例如，请求数据包由请求节点依次通过车辆节点1、车辆节点3、车辆节点5和车辆节点8传输至提供节点，提供节点提供回复数据包，回复数据包依次通过车辆节点8、车辆节点5、车辆节点3以及车辆节点1传输至请求数据包。这样设置能够省去数据回传过程中的路径判断过程，缩短数据传输的时间。需要说明的是，由于数据传输过程通常在毫秒级或秒级，时间非常短，因此出现原中继节点驶离通信范围的现象比较少见，本发明不予考虑。
在上述各实施例的基础上，构造社区的方法，参加图2，包括：
201、根据相同的规则，将包括请求节点在内的车辆节点的速度分解为水平方向上相互垂直的两个分速度，对除请求节点外的任一车辆节点，根据该车辆节点与请求节点的分速度，获得该车辆节点与请求节点之间的移动行为相似度。
需要说明的是，对所有车辆节点的速度进行分解的规则均相同，比如均为将车辆节点的速度分解为东方向和北方向的分速度。车辆节点1的速度大小为20.00m/s，速度方向为北偏东30°，则分解后的东方向分速度为10.00m/s，北方向分速度为17.73m/s。通过将速度分解为两个分速度，就可以更清晰地获得车辆节点与请求节点之间的移动行为相似度。
202、将兴趣内容的类型作为目标视频类型，获得社区中各车辆节点对目标视频类型的播放率和请求率，作为各车辆节点与请求节点之间的兴趣相似度。
例如，若目标视频为足球比赛，则视频的类型为体育类。需要说明的是，播放率能够反映车辆节点对目标视频类型播放的程度占播放过的所有视频中的比重，热衷于该目标视频类型的车辆节点更有可能存储该目标视频，这样在车载网络中查询目标视频时，就可以尽可能快地查出。而请求度则是根据车辆节点对目标视频类型的视频发出请求数据包的频率获得的，请求率同样可以表明用户对某一类视频的偏好程度，显然，用户对某一类视频请求的越多，越能说明用户热衷于观看该类视频。通过计算车辆阶段关于目标视频类型的播放率和请求率，就可以针对性地找出偏好于该目标视频类型的车辆节点，而热衷于该目标视频类型的车辆节点更有可能存储该目标视频，这样在车载网络中查询目标视频时，就可以尽可能快地查出。
203、设置第一移动相似度阈值和兴趣相似度阈值，将移动行为相似度大于移动相似度阈值且兴趣相似度大于兴趣相似度阈值的车辆节点划归于包括请求节点在内的社区。
在上述实施例的基础上，本数据传输方法中选择中继节点的方法，如图3所示，包括：
301、对收到请求数据包的中继节点的任一相邻车辆节点，获得该相邻车辆节点和中继节点之间的移动相似度；
需要注意的是，请求节点在确定提供节点后，就开始寻找中继节点以发送请求，在每次选择下一跳的中继节点时，首先计算当前中继节点与所有相邻节点的移动相似度，并且，在寻找中继节点时，不需要考虑目标社区的限制，即不需要仅从目标社区中挑选中继节点。
302、设置第二移动相似度阈值，将移动相似度大于第二移动相似度阈值的相邻车辆节点中，具有最大速度绝对值的车辆节点作为下一跳的中继节点。
具体地说，请求节点在选择第一个中继节点时，首先计算相邻车辆节点与自身的移动相似度，然后将移动相似度大于第二移动相似度阈值的相邻车辆节点中，具有最大速度绝对值的车辆节点作为第一个中继节点，第一个中继节点在选择第二个中继节点时，同样计算相邻车辆节点与自身的移动相似度，然后将移动相似度大于第二移动相似度阈值的相邻车辆节点中，具有最大速度绝对值的车辆节点作为第二个中继节点，以此类推，直至将请求数据包发送至提供节点。
在上述各实施例的基础上，还提供一种获得第二移动相似度阈值的方法，包括：
将当前收到请求数据包的中继节点与提供节点之间的移动相似度作为寻找下一跳中继节点的第二移动相似度阈值。
显然，通过该方法，实现了第二移动相似度阈值的动态取值，并且使得每一跳中继节点都相比前一跳的中继节点与提供节点的移动相似度更大，相比取固定值的方法，数据传输的效率更高。
在上述各实施例的基础上，接收到回复数据包的中继节点判断自己是否属于社区，若是，则保存兴趣内容，如果不是，则帮助回传该回应数据包后丢弃该回应数据包。
需要说明是，本策略克服了现有技术的中继节点在转发后保存回复数据包，导致网络开销剧增的问题，将保存策略与社区相结合，只有处于同一社区的中继节点才保存此数据，降低网络开销的同时还能提高视频查找命中率。
以图4所示场景为例，图4中共示出了三种社区，分别为社区1、社区2和社区3，请求节点A通过上述数据传输方法，经过作为中继节点的车辆节点D将请求数据包发送至提供节点B，在回复数据包的返回过程中，由于中继节点D与请求节点A处于社区1，因此，车辆节点D会保存请求数据包，在同处于社区1的车辆节点C再次请求同一个兴趣内容时，只需要找到最近的节点D即可。
在上述各实施例的基础上，还包括：
设置接收时间阈值；
在请求节点发送请求数据包时开始计时；
当计时的持续时间超过接收时间阈值时仍没有收到回复数据包，则将社区中拥有兴趣内容且与请求节点距离次近的车辆节点，作为提供节点。以图4所示的场景为例，图4中，车辆节点C获知其周围存在同属于社区1且具有兴趣内容的车辆节点A、B和D，车辆节点C作为请求节点，首先向距离其最近的车辆节点A发送请求数据包，同时，设置接收时间阈值为1s，若1s后，车辆节点C仍然没有接收到回复数据包，则将距离其次近的车辆节点D发送请求数据包，同时重新接收时间阈值，这是设置的接收时间阈值既可以与上一次的相同，也可以不与上一次的相同，例如，可以为1.1s，若1.1s后，车辆节点C仍然没有接收到回复数据包，则将距离第三近的车辆节点B发送请求数据包。
在上述各实施例的基础上，步骤201包括：
根据相同的规则，将包括请求节点在内的车辆节点的速度分解为水平方向上相互垂直的两个分速度；
根据公式计算其他车辆节点与请求节点之间的移动相似度；
其中，sx表示请求节点的移动速度，x1和x2分别表示请求节点在水平方向上相互垂直的分速度，sy表示车辆节点y的移动速度，y1和y2分别表示车辆节点y在水平方向上相互垂直的分速度，M(sx,sy)表示车辆节点y与请求节点之间的移动相似度。
在上述各实施例的基础上，步骤202中获得社区中各车辆节点对目标视频类型的播放率和请求率的步骤，包括：
根据车辆节点中用户观看的每个视频所属的视频类型、观看时间以及完整放映时间获得车辆节点对目标视频类型的播放率；播放率可以通过以下公式获得：
其中，Pi x表示车辆节点x对于i类视频的播放率，vx代表车辆节点x所观看的所有视频的集合，px(vj)表示在历史播放行为中，视频vj的观看时间，ptotal(vj)表示视频vj的完整放映时间，Ii(vj)是一个指示器方程，用于表示视频vj和i类视频的关系，Ii(vj)通过以下公式获得：
其中，Ti表示i类型视频的视频集合，若视频vj属于i类视频，则Ii(vj)为1，若视频vj不属于i类视频，则Ii(vj)为0。
需要说明的是，上述实施例中只是以视频作为兴趣内容进行的实例说明，同样可以应用在音乐和小说中，例如，当兴趣内容为音乐时，音乐类型可以是摇滚乐、古典音乐、爵士乐等等，公式：中，Pi x表示车辆节点x对于i类音乐的播放率，vx代表车辆节点x收听的所有音乐的集合，px(vj)表示在历史播放行为中，音乐vj的收听时间，ptotal(vj)表示视频vj的完整播放时间，Ii(vj)是一个指示器方程，用于表示音乐vj和i类音乐的关系，Ii(vj)通过以下公式获得：
其中，Ti表示i类型音乐的音乐集合，若音乐vj属于i类音乐，则Ii(vj)为1，若音乐vj不属于i类音乐，则Ii(vj)为0。
根据一定时间内车辆节点中用户对目标视频类型的请求数与总请求数，获得车辆节点对目标视频类型的请求率。
请求率可以通过以下公式获得：
其中，表示车辆节点x对i类视频的请求率，Ri表示一定时间内车辆节点x对i类视频的请求数，RTotal表示相同时间内车辆节点x的总请求数。Ri越大表明车辆节点x对i类视频越偏爱。
图5示出了本发明实施例的车载网络中数据传输的流程图，该数据传输的具体实现包括以下步骤并按所述顺序进行：
501、车辆节点x发送接收目标视频的请求之前，首先计算其他车辆节点与车辆节点x的移动相似度。
车辆节点的移动速度可以用一个二维矢量Sx＝(x1,x2)表示，其中Sx表示车辆节点x的移动速度，x1和x2分别表示车辆节点x在水平方向上相互垂直的分速度，本实施例通过以下公式计算任意两个节点x和y之间的移动相似度：
其中，M(sx,sy)表示邻居节点x和y之间的移动相似度，M(sx,sy)的值越大，表明节点x和节点y的移动行为越一致，设置移动相似度阈值a，若车辆节点y与x移动相似度大于a，则将车辆节点y化归于车辆节点x所在的社区，并将车辆节点y所在的社区作为目标社区。
502、根据目标视频确定该目标视频所属的视频类型，作为目标视频类型，例如，若目标视频为足球比赛，则视频类型为体育类。计算目标社区中所有车辆节点关于目标视频类型的播放率和请求率。
通过计算车辆节点关于目标视频类型的播放率和请求率，就可以针对性地找出偏好于该目标视频类型的车辆节点，而热衷于该目标视频类型的车辆节点更有可能存储该目标视频，这样在车载网络中查询目标视频时，就可以尽可能快地查出。
播放率是一个结合多种因素获得的、非负的权重值，更准确地说，播放率是根据用户观看的每个视频所属的视频类型、观看时间以及完整放映时间获得，播放率能够很好地反映用户对某一类视频的偏好程度。播放率可以通过以下公式获得：
其中，Pi x表示车辆节点x对于i类视频的播放率，vx代表车辆节点x所观看的所有视频的集合，px(vj)表示在历史播放行为中，视频vj的观看时间，ptotal(vj)表示视频vj的完整放映时间，Ii(vj)是一个指示器方程，用于表示视频vj和i类视频的关系，Ii(vj)通过以下公式获得：
其中，Ti表示i类型视频的视频集合，若视频vj属于i类视频，则Ii(vj)为1，若视频vj不属于i类视频，则Ii(vj)为0。
请求率同样可以表明车辆节点对某一类视频的偏好程度，显然，车辆节点对某一类视频请求的越多，越能说明车辆节点热衷于观看该类视频。在本实施例中，请求率根据一定时间内车辆节点对某一类型视频的请求数与总的请求数获得，可以通过以下公式获得：
其中，表示车辆节点x对i类视频的请求率，Ri表示一定时间内车辆节点x对i类视频的请求数，RTotal表示相同时间内车辆节点x的总请求数。Ri越大表明车辆节点x对i类视频越偏爱。
503、分别设置播放率阈值β和请求率阈值γ，将目标社区中获得的所有车辆节点的关于目标视频类型的播放率和请求率分别与β和γ进行比较，以对目标社区中的车辆节点进行筛选，筛选后的目标社区中只包含目标视频类型的播放率和请求率同时大于播放率阈值和请求率阈值的车辆节点。
504、车辆节点x从筛选后的目标社区中查询具有目标视频且距离自己最近的车辆节点，作为提供节点。车辆节点x在发送请求时，定义一个请求定时器，若时器超过所设定的定时阈值后还未收到返回的视频，则车辆节点x从筛选后的目标社区中查询具有目标视频且距离自己次近的车辆节点，重新作为提供节点。
505、请求节点在确定提供节点后，就开始寻找中继节点以发送请求，在每次选择下一跳的中继节点时，首先计算当前中继节点与所有相邻节点的移动相似度，需要注意的是，在寻找中继节点时，不需要考虑目标社区的限制，即不需要仅从目标社区中挑选中继节点。通过设置移动相似度阈值δ(这里的移动相似度阈值δ和之前的移动相似度阈值a之间的大小关系不进行进一步限制)，将移动相似度阈值大于δ的相邻节点作为下一跳中继节点的预选节点。
计算所有下一跳中继节点的预选节点的速度绝对值，速度绝对值可以用以下公式计算：
其中，St表示预选节点t的速度绝对值，t1和t2分别表示预选节点t在水平方向上相互垂直的分速度。
中继节点将速度绝对值最大的一个预选节点作为下一跳中继节点，直至将请求发送至提供节点。
506、提供节点将请求中的视频沿原请求路径进行回传，在回传过程中，若中继节点属于筛选后的目标社区，则将视频保存在本地。
图6描述了本发明实施例中车载网络的框架示意图，如图可知，车载网络分为3层：车联网物理层、缓存/转发逻辑层和社会感知逻辑层。
(1)车联网物理层也即VANETs，它支持车辆之间在一定距离范围内进行直接通信(Vehicle-to-Vehicle，V2V)，以减少车辆到基础设施(Vehicle-to-Infrastructure，V2I)和车辆到路边单元(Vehicle-to-Roadside Unit，V2R)的负担。
(2)缓存/转发逻辑层，主要实现车辆节点之间数据的缓存与转发，例如用于：
对收到所述请求数据包的中继节点的任一相邻车辆节点，获得该相邻车辆节点和所述中继节点之间的移动相似度；
设置第二移动相似度阈值，将移动相似度大于所述第二移动相似度阈值的相邻车辆节点中，具有最大速度绝对值的车辆节点作为下一跳的中继节点。
(3)社会感知逻辑层，主要实现车辆之间的社区划分和归类。例如用于：
根据相同的规则，将包括所述请求节点在内的车辆节点的速度分解为水平方向上相互垂直的两个分速度，对除请求节点外的任一车辆节点，根据该车辆节点与请求节点的分速度，获得该车辆节点与请求节点之间的移动行为相似度；
将所述兴趣内容的类型作为目标视频类型，获得所述社区中各车辆节点对所述目标视频类型的播放率和请求率，作为各车辆节点与请求节点之间的兴趣相似度；
设置第一移动相似度阈值和兴趣相似度阈值，将移动行为相似度大于所述移动相似度阈值且兴趣相似度大于兴趣相似度阈值的车辆节点划归于包括所述请求节点在内的所述社区。
从相似偏好的车辆节点中，用户很可能优先找到所需要的视频内容。本发明提出虚拟社区构建方法，该方法综合考虑移动节点缓存视频数据的相似性，为缓存/转发逻辑层服务。
下面结合具体的实施例对中继节点的缓存和转发过程进行描述，为了便于理解，在此先对本实施例中可能涉及到的相关概念进行解释说明：
NDN(中文名称：命名数据网络，英文全称：Named Data Networking)，支持一条路由项同时指向多个潜在的匹配接口，即允许从多个源获得数据，实现并行查询。NDN采用网络内缓存(In-Network Caching)机制，所有的数据包都由路由节点中缓存(CS中)尽可能长的时间，CS中符合请求包要求的内容包可以用来响应请求。
FIB(中文名称：转发信息库，英文全称：Forward Information Base)用于将请求数据包路由至潜在的匹配数据源，NDN的FIB中存储<前缀，接口列表>元祖，采用最长匹配进行查询，FIB中的信息通过手动配置或基于名字的路由协议进行更新。
CS(中文名称Content Store：，英文全称：Content Store)，类似于IP路由中的内存缓存，在IP缓存机制中，由于采用点对点对话，数据传输变形为流的形式，中间路由器只进行数据转发，当一个数据包发送出去之后即失效，缓存区的内容无法重复利用，而NDN在路由器段可通过名字识别内容并做处理，也可根据内容名字对数据进行复用，因此尽可能长时间地保存接收到的数据，以最大化共享，降低带宽消耗。
PIT表(中文名称：转发兴趣表，英文全称：Pending Interest Table)，用于保存请求数据包发送的上行信息，以保证当接收到回复数据包时能将其正确地返回给请求方。表1示出了PTT表的组成机构。
表1 PTT表
端口列表 请求条目
A 请求终结者
B 请求异形
表1中A和B表示车辆节点A和B的端口，车辆节点A请求《终结者》这部电影，而车辆节点B请求《异形》这部电影。PIT表可以实现请求数据包的聚合，来自不同端口的相同请求将在PIT中进行合并，只有第一个到达的请求包被路由至潜在的相应方。当数据发送至请求节点后需删除与该数据匹配的PIT表项，对于长时间未得到返回数据的表项则在超时后清除。
步骤1、中继节点根据兴趣内容的名称(例如：异形)查找本地CS，如果CS中拥有该兴趣内容的命名，则直接沿着兴趣包的进入端口返回该数据包；否则转到步骤2；
步骤2、中继节点校验PIT中是否存在该命名，如果在PIT中发现了匹配项，则仅需要在PIT的端口列表中添加该进入端口，等待回复数据包返回后转到步骤4；如果回复数据包返回时出现超时现象，则请求节点重新发送消息到距离自己次近的目的节点，转到步骤1；如果PIT中不存在该命名，则创建一个新的请求条目，转到步骤3；
步骤3、中继节点校验FIB中是否存在该命名，如果FIB中包含命名到下一跳中继节点的映射，则转发该请求数据包到下一跳节点；否则，广播该请求数据包到周围的其他节点，等待回复数据包返回后转到步骤4；
步骤4、回复数据包据沿原请求路径返回时，仅当遇到相同社区的回传节点时，才在CS中缓存下该视频数据，并清空PIT中的命名请求记录。
在上述各实施例的基础上，本发明实施例还提供一种车载网络数据的传输装置，用于发送请求数据包，传输装置包括：
社区获取单元，用于根据自身与各车辆节点之间的移动行为相似度和各车辆节点与所述请求数据包请求的兴趣内容之间的兴趣相似度，构造包括自身在内的、由多个车辆节点构成的社区；
提供节点获取单元，用于根据所述社区中拥有所述兴趣内容且与所述请求节点距离最近的车辆节点，获得提供节点；
中继节点获取单元，用于根据各相邻车辆节点的移动行为相似度和速度大小，获得中继节点；
请求数据包发送单元，用于将所述请求数据包发送至所述中继节点。
在上述实施例的基础上，车载网络数据的传输装置还包括：
计时模块，用于在发送所述请求数据包时计时；
其中，提供节点获取单元还用于，当计时超过所述接收时间阈值时仍没有收到回复数据包，则将所述社区中拥有所述兴趣内容且与所述请求节点距离次近的车辆节点，作为提供节点。
最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车载网络中的数据传输方法，其特征在于，包括：
S1、根据各车辆节点与请求节点之间的移动行为相似度以及根据各车辆节点与所述请求节点所发送的请求数据包请求的兴趣内容之间的兴趣相似度，构造包括所述请求节点在内的、由多个车辆节点构成的社区；
S2、将所述社区中拥有所述兴趣内容且与所述请求节点距离最近的车辆节点，作为提供节点；
S3、收到所述请求数据包的中继节点，根据各相邻车辆节点的移动行为相似度和速度大小，获得下一跳的中继节点，直至将所述请求数据包中继转发至所述提供节点。
2.如权利要求1所述的车载网络中的数据传输方法，其特征在于，还包括：
S4、所述提供节点向所述请求节点回复包含兴趣内容的回复数据包，所述回复数据包沿所述请求数据包的传输路径返回至所述请求节点。
3.如权利要求1所述的车载网络中的数据传输方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S1.1、根据相同的规则，将包括所述请求节点在内的车辆节点的速度分解为水平方向上相互垂直的两个分速度，对除请求节点外的任一车辆节点，根据该车辆节点与请求节点的分速度，获得该车辆节点与请求节点之间的移动行为相似度；
S1.2、将所述兴趣内容的类型作为目标视频类型，获得所述社区中各车辆节点对所述目标视频类型的播放率和请求率，作为各车辆节点与请求节点之间的兴趣相似度；
S1.3、设置第一移动相似度阈值和兴趣相似度阈值，将移动行为相似度大于所述移动相似度阈值且兴趣相似度大于兴趣相似度阈值的车辆节点划归于包括所述请求节点在内的所述社区。
4.如权利要求1所述的车载网络中的数据传输方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
S3.1、对收到所述请求数据包的中继节点的任一相邻车辆节点，获得该相邻车辆节点和所述中继节点之间的移动相似度；
S3.2、设置第二移动相似度阈值，将移动相似度大于所述第二移动相似度阈值的相邻车辆节点中，具有最大速度绝对值的车辆节点作为下一跳的中继节点。
5.如权利要求2所述的车载网络中的数据传输方法，其特征在于，接收到所述回复数据包的中继节点判断自己是否属于所述社区，若是，则保存所述兴趣内容。
6.如权利要求1所述的车载网络中的数据传输方法，其特征在于，还包括：
设置接收时间阈值；
在所述请求节点发送请求数据包时开始计时；
当计时超过所述接收时间阈值时仍没有收到回复数据包，则将所述社区中拥有所述兴趣内容且与所述请求节点距离次近的车辆节点，作为提供节点。
7.如权利要求3所述的车载网络中的数据传输方法，其特征在于，所述步骤S1.1包括：
根据相同的规则，将包括所述请求节点在内的车辆节点的速度分解为水平方向上相互垂直的两个分速度；
根据公式计算其他车辆节点与请求节点之间的移动相似度；
其中，sx表示请求节点的移动速度，x1和x2分别表示请求节点在水平方向上相互垂直的分速度，sy表示车辆节点y的移动速度，y1和y2分别表示车辆节点y在水平方向上相互垂直的分速度，M(sx,sy)表示车辆节点y与请求节点之间的移动相似度。
8.如权利要求3所述的车载网络中的数据传输方法，其特征在于，所述步骤S1.2中获得所述社区中各车辆节点对所述目标视频类型的播放率和请求率的步骤，包括：
根据车辆节点中用户观看的每个视频所属的视频类型、观看时间以及完整放映时间获得车辆节点对所述目标视频类型的播放率；
根据一定时间内车辆节点中用户对目标视频类型的请求数与总请求数，获得车辆节点对所述目标视频类型的请求率。
9.如权利要求4所述的车载网络中的数据传输方法，其特征在于，所述设置第二移动相似度阈值的步骤，包括：将当前收到请求数据包的中继节点与提供节点之间的移动相似度，作为寻找下一跳中继节点的第二移动相似度阈值。
10.如权利要求8所述的车载网络中的数据传输方法，其特征在于，所述播放率通过公式：获得；
其中，Pi x表示车辆节点x对于i类视频的播放率，vx代表车辆节点x所观看的所有视频的集合，px(vj)表示在历史播放行为中，视频vj的观看时间，ptotal(vj)表示视频vj的完整放映时间，Ii(vj)是指示器方程，用于表示视频vj和i类视频的关系，Ii(vj)通过公式获得；
其中，Ti表示i类型视频的视频集合，若视频vj属于i类视频，则Ii(vj)为1，若视频vj不属于i类视频，则Ii(vj)为0。
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