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车载网数据传输新解：网络编码赋能策略探究

一、绪论

1.1研究背景与意义

随着城市化进程的加速和汽车保有量的持续增长，交通拥堵、交通事故频发等问题日益严峻，给人们的生活和社会经济发展带来了巨大挑战。智能交通系统（IntelligentTransportationSystem，ITS）作为解决这些问题的有效手段，近年来得到了广泛关注和迅速发展。ITS旨在将先进的信息技术、通信技术、电子控制技术和计算机处理技术等有机地集成应用于整个交通运输管理体系，从而建立起一种在大范围内、全方位发挥作用的实时、准确、高效的交通运输综合管理和控制系统，其核心目标是提高交通效率、增强交通安全、减少环境污染以及提升出行服务质量。

车载网（VehicularNetwork）作为智能交通系统的重要组成部分，利用物联网技术实现车辆与车辆（Vehicle-to-Vehicle，V2V）、车辆与基础设施（Vehicle-to-Infrastructure，V2I）、车辆与人（Vehicle-to-Pedestrian，V2P）以及车辆与网络（Vehicle-to-Network，V2N）之间的信息交互与共享，为智能交通系统提供了丰富的数据来源和强大的支持。通过车载网，车辆可以实时获取周围车辆的行驶状态、道路状况、交通信号等信息，从而实现智能驾驶辅助、交通拥堵预测、智能路径规划、紧急救援与安全预警等功能，显著提高交通安全与效率，改善用户驾驶体验。例如，在智能驾驶辅助方面，车载网可以为驾驶员提供实时路况信息、车辆定位、导航等服务，帮助驾驶员及时了解周围环境，避免交通事故的发生；在交通拥堵预测方面，通过收集和分析大量的车辆行驶数据，车载网可以预测交通拥堵的发生时间和地点，为交通管理部门提供决策依据，从而采取有效的交通疏导措施，缓解交通拥堵。

在车载网中，数据传输的效率和可靠性直接影响着各种应用的性能和效果。然而，由于车载网具有车辆节点高速移动、网络拓扑动态变化、通信环境复杂多变等特点，传统的数据传输策略难以满足其对数据传输的严格要求。例如，在高速行驶的车辆场景下，车辆节点的快速移动会导致通信链路频繁中断和重建，从而增加数据传输的延迟和丢包率；在复杂的城市环境中，高楼大厦、隧道等障碍物会对无线信号产生遮挡和干扰，影响数据传输的质量。此外，随着车载网应用的不断丰富和数据量的急剧增长，如高清视频监控、自动驾驶数据传输等，对数据传输的带宽和实时性提出了更高的要求。因此，研究适用于车载网的数据传输策略，提高数据传输的效率、可靠性和实时性，对于提升车载网的性能和推动智能交通系统的发展具有重要的现实意义。

网络编码（NetworkCoding）作为一种新兴的编码技术，打破了传统通信中数据仅进行存储和转发的模式，允许网络节点对接收的数据进行编码组合后再转发。通过网络编码，能够有效提高网络的吞吐量、增强数据传输的可靠性、降低传输延迟以及提升网络的抗干扰能力。将网络编码技术应用于车载网数据传输中，为解决车载网数据传输面临的挑战提供了新的思路和方法。例如，在网络编码的作用下，车辆节点可以将接收到的多个数据包进行编码组合，然后再发送给其他节点，这样即使部分数据包在传输过程中丢失，接收节点也可以通过接收到的编码数据包恢复出原始数据，从而提高数据传输的可靠性；同时，网络编码还可以通过优化数据传输路径和减少冗余传输，提高数据传输的效率和吞吐量。因此，基于网络编码的车载网数据传输策略研究具有重要的理论意义和应用价值，有望为车载网数据传输性能的提升提供有效的解决方案，推动智能交通系统向更高水平发展。

1.2车载网概述

车载网是一种特殊的移动自组织网络（MobileAd-HocNetwork，MANET），主要由车辆节点、路侧单元（RoadSideUnit，RSU）和应用服务器构成。车辆节点配备有车载单元（On-BoardUnit，OBU），通过V2V通信，车辆之间能够实时交换速度、位置、行驶方向等信息，实现协同驾驶、安全预警等功能；通过V2I通信，车辆可以与路侧单元进行信息交互，获取交通信号灯状态、道路路况、实时天气等信息，路侧单元则将收集到的车辆信息通过有线网络传输至应用服务器进行处理和分析，同时为车辆提供各种应用服务，如智能导航、远程车辆诊断等。这种网络架构为实现智能交通系统的各项功能提供了基础的通信支撑。

与传统网络相比，车载网具有一系列独特的特点。首先，其拓扑结构变化迅速，由于车辆处于高速移动状态，车辆之间以及车辆与路侧单元之间的相对位置不断改变，导致网络拓扑结构时刻处于动态变化之中，这使得传统网络中相对稳定的路由策略难以适用。其次，车载网中的节点资源受限，车辆的计算能力、存储容量以及能量供应虽然相对移动终端更为强大，但在复杂的通信和数据处理任务