[发明专利]一种自适应端到端网络编码传输方法

说明书

本发明公开了一种自适应端到端网络编码传输方法，主要包括：在网络编码层，维持这一个缓存TCP层原始数据报文的发送队列，在发送报文时，编码窗口长度固定为N，其可根据新的需要发送的数据报文的到达有序的向后滑动；在网络编码层通过冗余编码来实现对抗网络拥塞丢包；在接收端维持三个译码相关的队列实现对于不同数据报文的处理，乱序的或者对将来数据报文译码有价值的报文缓存在待处理数据报文队列中，等待网络编码层处理，对当前译码有价值的数据报文缓存在正在译码的报文队列中，已经译码的报文缓存在被译码数据报文队列中，等待上传给TCP层或者等待TCP层接收确认。本发明能够保证良好的传输速率，也能提高带宽利用率。

技术领域

本发明涉及网络编译码领域，特别是一种自适应端到端网络编码传输方法。

背景技术

随着移动通信设备的迅速普及和4G时代的到来，各种各样的无线网络应用逐渐渗透到人们生活的各个方面，无线网络扮演着越来越重要的角色。因此，如何改善无线网络(包括卫星网络、航空通信网络、无线移动网络等)的传输质量成为如今网络研究中一个备受关注的热点问题。

今天很多网络应用都离不开可靠的数据传输服务。TCP协议(传输控制协议)由于能够在有线网络环境下提供很好的可靠传输服务，因而被广泛地应用。在实际的无线网络应用中，在传输层采用的依然是传统的TCP协议，但是无线网络的一些独有特点也引发了严重的TCP性能下降问题。TCP协议被设计成一旦发生丢包即认为网络中发生拥塞，从而采取调整拥塞窗口、拥塞阈值、快速恢复等策略，使得TCP协议能够很好地在有线网络中工作。而在无线网络中，不仅存在拥塞丢包，而更多的情况是由于无线传输特性所导致的随机丢包，TCP协议无法区分丢包发生的原因，只采用单一的拥塞策略进行丢包处理。对于非拥塞丢包，TCP协议仍然将采用减小拥塞窗口来降低发送速率的策略进行处理，而这种针对拥塞丢包的处理方式会导致吞吐量的下降和延迟的增加。事实上，对于无线传输问题引起的非拥塞丢包，TCP协议应该采取的正确措施是提高发送速率，而并非减小拥塞窗口。因此如何在丢包率高、延时大的无线网络中，如何提升现有TCP协议的传输性能就显得尤为关键。

2000年，Ahlswede R.，Ning Cai，Li S.-Y.R.，Yeung,R.W.在文献“Networkinformation flow(IEEE Transactions on Information Theory,vol 43,pp.1204-1216,April 2000)”中首先提出了网络编码(network coding，NC)的概念，其核心思想是网络中结点对接收到的多个数据分组进行编码融合，编码后的数据再进行转发，目的结点可依据相应的编码系数进行解码，从而还原出原始的数据，运用网络编码能够提升网络吞吐量、均衡网络负载和提高网络带宽利用率等。网络编码的提出是网络通信领域中的一项重要突破，并且已迅速发展成为一个重要的研究领域，对信息论、编码、通信网络、网络交换理论、无线通信、计算机科学、密码学、矩阵论等研究领域产生了深远的影响，已成为现今最热门的研究领域之一。很多学者开始考虑将网络编码与OSI模型的各个层次结合起来，衍生出了物理层网络编码、网络层网络编码、传输层网络编码、应用层网络编码等。基于TCP协议的网络编码方案也成为了改进无线网络中传输性能的一个重要方法。