[发明专利]一种基于批编码的网络通信方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于批编码的网络通信方法与系统。该方法包括以下步骤：S100，源节点中的传输层接收数据文件，每个数据文件包括多个第一数据包；S210，批编码的外码对多个第一数据包进行编码生成包含多个第二数据包的批；S220，批编码的内码对批中的多个第二数据包进行重编码生成包含多个第三数据包的批，批随后通过物理层被发送至下一节点；S300，对批编码的内码进行物理层与网络层的联合解码，生成包含多个第二数据包的批；S400，当网络层接收到批时，检测当前节点是否为目的节点，如果不是目的节点，则进行步骤S220，如果是目的节点则进行步骤S500；S500，对接收到的多个批进行联合解码，恢复数据文件。

技术领域

本发明涉及网络通信领域，尤其涉及一种基于批编码的网络通信方法及系统。

背景技术

无线通信中，数据的传输通过链路上的多个节点转发完成，每个节点都可以与一个或者多个对等节点进行直接通信。多跳就是多次转发，而每一跳都可能引入错误。

传统的网络通信协议，如TCP/IP，是基于分层的网络结构，其中物理层为每一跳提供可靠的通信，当物理层中的包不能被正确解码时，该包被删除或者按照丢包处理。现有技术中，由于实际网络通信中的限制，例如缓冲区大小的限制，物理层中有限的数据块的编码不能保证没有丢包，而在链路层进行重传也不能完全消除丢包。

在网络通信过程中，假设每一跳的丢包率是∈，如果网络层只转发其接收到的包，则具有L跳的通信网络的端对端的吞吐量受(1-∈)^L所限制，即吞吐量随L的增加而呈指数下降。当通信网络中L变得很大时(如在无线电网络中与水下网络)，网络的吞吐量会大幅下降。

网络编码是基于提高端对端吞吐量这一目的而被提出，其中，中间节点可以产生并发送新的包而不仅是转发接收到的包。使用高效的网络编码方案，如分批稀疏编码，在中间节点的存储器大小为O(ln ln L)时，可以使端对端的吞吐量被限制在Ω(1/ln L)。

现有技术中，网络层、传输层的通信与物理层的通信是分开的。物理层的通信关注每跳之间点对点的可靠性，同时误码被当作丢包处理。而网络层、传输层的通信是基于丢包网络而提供端对端的可靠性。将网络层、传输层通信与物理层通信分开并不是一种最为优化的方式，因此，需要一种能将两者融合的编码方式以提高网络通信效率。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种基于批编码的网络通信方法，在容量较小的缓存器的前提下，通过内码在中间节点进行物理层和网络层的联合编码解码以及目的节点的联合解码，实现网络通信速率以及网络通信质量的提高。

为此，本发明的第二个目的是提供一种基于批编码的网络通信系统，基于批编码的网络通信方法，实现网络通信速率以及网络通信质量的提高。

本发明提出了一种基于批编码的网络编码方法，该方法包括从物理层到传输层的通信；批编码具有外码和内码，其中，外码将数据包编码成批，每个批是一组编码数据包，而内码对属于同一批的数据包进行物理层和网络层共用的通用网络编码，即分别在每个批的网络节点上重新编码。

本发明所采用的技术方案是：

本发明的第一目的是提出了一种基于批编码的网络通信方法，包括以下步骤：S100，源节点中的传输层接收数据文件，每个数据文件包括多个第一数据包；S210，批编码的外码对多个第一数据包进行编码生成包含多个第二数据包的批；S220，批编码的内码对批中的多个第二数据包进行重编码生成包含多个第三数据包的批，批随后通过物理层被发送至下一节点；S300，对批编码的内码进行物理层与网络层的联合解码，生成包含多个第二数据包的批；S400，当网络层接收到批时，检测当前节点是否为目的节点，如果不是目的节点，则进行步骤S220，如果是目的节点则进行步骤S500；S500，对接收到的多个批进行联合解码，恢复数据文件。