[发明专利]一种基于不等错误保护的实时多播自适应优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于不等错误保护的实时多播自适应优化方法，该方法适用于任何实时单播或多播通信，尤其适用于无率码(Rateless Code)的编码环境。 

背景技术

随着通信网络的高速发展，人们对于实时多媒体的需求也在不断提升，实时业务已成为研究应用的热点。实时多媒体数据流通常采用传统的实时传输协议(RTP)进行传输。RTP被定义为在一对一或一对多的传输情况下工作，其目的是提供时间信息和实现流同步。RTP协议本身不提供任何机制保证实时多播业务的服务质量(QoS)。而由于现有网络环境的多样性和复杂性以及实时多媒体业务格外严格的延时带宽要求，导致传统的网络协议无法满足实时业务的QoS需求。 

为了满足实时业务的QoS要求，引入了差错控制的纠错方法，常用的纠错方法有自动请求重发(ARQ)，前向纠错(FEC)，混合纠错(HARQ)等。研究表明，在多播组中用户数较少时，由于实现简单效率高，基于ARQ的方法成为常用的方法；当用户较多时，基于ARQ的方法已经无法满足要求，应由具有高吞吐量性能的基于HARQ的方法替代；而当用户数目达到一定程度后，为满足目标延时需求以及防止反馈风暴，基于ARQ的方法将被放弃，而基于FEC的方法成为最优的方法。在本发明中，数据传输过程将仅使用基于FEC的编码方法，链路信息的反馈将采用基于ARQ的方法，由于该反馈过程已超出本发明的范围，将不做详细介绍。在原始的FEC编码实现方案中，所有数据都是被同等错误保护(EEP)的。但事实上，很多情况下有些数据对噪声会特别敏感，或者有很多重要信息的误比特率的要求更为严格，而其他的数据没那么重要或者对噪声不太敏感。 

基于以上介绍可知，为了达到最有效的利用通信网资源满足实时多播业务的QoS要求的同时，必须采用一种具备自适应功能的不等错误保护算法，提高编码效率，增加传输可靠性，节省功率。 

目前在通信网中的实时多播领域，尚没有一种能够自适应链路环境的高效不等错误保护解决方案，用以满足实时多播业务的严格时延下的可靠性要求，同时最大化网络的吞吐量性能。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够根据上层对信息的保护要求和当前链路 状况，自适应的选择最优的编码参数，并且最大限度的提高编码率，以期利用有限的带宽资源，有效的改善严格时延限制下实时业务的可靠性要求。 

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案： 

一种基于不等错误保护的实时多播自适应优化方法，该方法基于一种严格时延限制下的纠错结构以及基于该纠错结构得到最优编码参数实现，所述纠错结构包括发送端和接收端，其中所述发送端包括分组打包模块、标注保护等级模块、收集相关信息模块和按需前向纠错编码模块，所述接收端包括前向纠错解码模块、分析编码块构成和解析信息数据包模块，该方法包括以下步骤： 

步骤(1)：发送端按时间先后顺序将实时业务数据流存入FIFO队列中； 

步骤(2)：采用分组打包模块按照数据流进入的时间先后顺序，将数据流打包成一定大小的信息数据包并对信息数据包进行分组，每组包含K_i个信息数据包，然后将打包分组后的信息数据包传输给标注等级模块，其中K_i表示第i组信息数据包的数量，i的具体取值根据应用层的需求而定； 

步骤(3)：采用标注等级模块根据应用层对信息保护的要求，为每组信息数据包标注保护等级l_i，然后将其传输至收集相关信息模块，其中l_i表示第i组信息数据包的保护等级； 

步骤(4)：采用收集相关信息模块收集每组信息数据包的保护等级l_i、每组信息数据包的数量K_i，然后将其传输至按需前向纠错编码模块； 

步骤(5)：采用按需前向纠错编码模块按接收的时间先后顺序依次对每组信息数据包进行编码操作，产生p_i个冗余数据包，p_i表示发送端发送第i组信息数据包时，将编码出p_i个冗余数据包； 

步骤(6)：将每组的K_i个信息数据包和对应的p_i个冗余数据包整合成一个编码块，按照时间顺序，发送到接收端； 

步骤(7)：接收端接收到编码块，根据编码块所带序号将其缓存到对应的分组缓冲区中； 

步骤(8)：接收端判断该分组缓冲区中编码块中的信息数据包的数目是否已经足够可以执行解码操作，并进行如下处理：