[发明专利]一种自适应端到端网络编码传输方法

权利要求书

1.一种自适应端到端网络编码传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

在发送端

1)、在建立TCP连接的过程中，收发双方协商传输控制协议流是否进行网络编码，如果进行网络编码，则建立对应的网络编码层控制块，初始化控制信息，并设定传输控制协议连接控制块的对应标志；

2)、当传输控制协议层发送TCP数据报文时，网络编码层的处理方法为：

(1)根据TCP数据报文查找对应的网络编码层连接控制块，如果能够找到对应的网络编码层连接控制块，则表明需要执行网络编码操作，执行步骤(2)；如果没有找到对应的网络编码层连接控制块，则表明不需要执行网络编码，将TCP数据报文通过网际协议层发送出去；

(2)判断TCP数据报文是含控制信息的TCP数据报文还是携带数据的TCP数据报文，若为含控制信息的TCP数据报文，则不需要执行网络编码操作，将TCP数据报文通过网际协议层发送出去；

(3)将携带数据的TCP数据报文缓存到滑动窗口中，将当前编码窗口向后滑动一个携带数据的TCP数据报文；

(4)设定编码计数器NUM＝NUM+R，其中，R为当前的经过自适应调整的冗余度，并产生个由当前编码窗口的携带数据的TCP数据报文的线性组合而成的网络编码数据报文，填充对应的网络编码数据报文头部，此处表示需要生成的网络编码数据报文的个数；并更新编码计数器

(5)将网络编码数据报文发送给网际协议层，并经由网际协议层、数据链路层发送出去；

3)、当接收到接收端反馈的确认ACK报文时，进行如下处理方法：

(1)根据确认ACK报文中的确认序号，对发送端的发送队列进行操作，将字节序号小于确认序号的TCP数据报文从发送队列中删除；

(2)根据反馈的确认ACK报文首部中接收端的接收信息，进行自适应的丢包率估算和冗余度调整；

(3)将反馈的确认ACK报文修改成符合TCP数据报文的格式，再传递给传输控制协议层；

在接收端

1)、在建立TCP连接的过程中，收发双方协商传输控制协议流是否进行网络编码，如果进行网络编码，则建立对应的网络编码层控制块，初始化控制信息，并设定传输控制协议连接控制块的对应标志；

2)、当接收到网际协议层向上传递的数据报文时，网络编码层的处理方法为：

(1)根据数据报文查找对应的网络编码层连接控制块，如果能够找到对应的网络编码层连接控制块，则表示需要执行网络译码操作，执行步骤(2)；如果不能够找到对应的网络编码层连接控制块，则表示不需要执行网络译码操作，将数据报文发送给传输控制协议层；

(2)判断数据报文是仅含控制信息的数据报文还是携带数据的数据报文，若为仅含控制信息的数据报文，则将数据报文发送给传输控制协议层；

(3)将携带数据的数据报文缓存到对应连接的待处理数据报文队列backlog中，backlog表示待处理；

(4)逐个判断待处理数据报文队列backlog中的数据报文中是否包含有下一个期望被译码的TCP数据报文的信息；若有，则需要得到该数据报文的译码系数向量，并将该数据报文添加到正在译码的数据报文队列decoding中，decoding表示正在译码；

(5)根据正在译码的数据报文队列decoding中的数据报文的译码系数向量，得到译码系数矩阵，对译码系数矩阵进行高斯消元，从高斯消元后的译码系数矩阵中获得相应的被“seen”以及被“decoded”TCP数据报文；其中，“seen”表示当一个TCP数据报文由其他序号比其更高的TCP数据报文的线性组合进行表示时，就认为这个TCP数据报文能够被“seen”，“decoded”表示经过高斯消元后的译码系数矩阵某一行只有一个为1的元素时，认为这个TCP数据报文被“decoded”，并将其添加到已被译码数据报文队列decoded中；

(6)若有新的“seen”的TCP数据报文，则发送相应的确认ACK报文；

(7)将已被译码数据报文队列decoded中的TCP数据报文发送给传输控制协议层进行处理；

3)、在有新的“seen”的TCP数据报文时，需要反馈接收端网络编码层接收成功的信息，其过程依赖于传输控制协议层发送确认ACK报文；当传输控制协议层发送确认ACK报文时：

(1)根据传输控制协议层发送的确认ACK报文中的确认ACK序号，将该确认ACK序号更新到对应的网络编码层连接控制块中，并将用于已被译码数据报文队列decoded中数据报文的删除操作；

(2)根据传输控制协议层确认号和窗口值大小，计算网络编码层窗口值大小；

(3)将网络编码层确认号和窗口值修改到确认ACK报文中，然后发送出去；

所述冗余度调整的方法为：

在发送端，数据发送时对传输控制协议层到达网络编码层的TCP数据报文添加序号，此序号不区分重传的TCP数据报文与正常的TCP数据报文，不区分是否有带数据，只要是此传输控制协议连接的TCP数据报文，都统一进行编号，并写入数据包网络编码首部中；

在接收端，首先确定一个计算丢包率的计算间隔；在接收数据时通过网络编码首部中的序号值，每100个序号进行一次丢包率计算，并在确认ACK报文的网络编码首部中写入当前丢包率；

在发送端，接收到了确认ACK报文后，读取接收端计算的丢包率loss_rate，根据丢包率计算出冗余度，冗余度R计算公式如下：

其中，m和n为常数。