[发明专利]一种基于纠删码的卫星网络星地多路径可靠传输方法

摘要

基于纠删码的卫星网络星地多路径可靠传输方法是一种提高星地间数据分组传输可靠性并且降低分组传输时延的传输方法。针对星地传输信道的高丢包率特性，采用纠删编码技术，将数据分组通过编码生成冗余编码分组，目的节点只需接收部分编码分组即可解码得到原始数据分组，从而提高星地间数据包传输的成功率。并且，利用星地间存在的多条信道传输数据，能够容忍部分信道失效，提高传输的鲁棒性。利用多路径并行传输的特性，制定分组传输时延最小的多路径分配方案，提高传输的吞吐率，降低分组平均端到端时延。

主权项

一种基于纠删码的卫星网络星地多路径可靠传输方法，其特征在于该方法通过纠删编码技术结合多路径传输，提高星地间数据传输的可靠性，降低数据分组的平均传输时延，具体包括以下步骤：步骤一.源节点与目的节点通过星地间存在的多条传输信道建立多路径连接；步骤二.源节点分别向各信道发送探测数据分组，目的节点将各信道丢包率反馈给源节点；步骤三.源节点根据信道平均丢包率参数计算得到最小冗余度的RS纠删编码方案，步骤四，源节点通过多段图动态规划算法求出纠删组传输时延最小的分配方案；步骤五，源节点将数据分组通过纠删码技术编码为编码分组；步骤六，源节点根据分配方案传输编码分组；其中：步骤三中，源节点根据信道平均丢包率参数计算得到最小冗余度的RS纠删编码方案，具体步骤为：1)源节点根据各信道丢包率，计算得到各信道平均丢包率2)源节点根据[m,n]RS纠删编码的分组传输成功率Pη的计算公式，计算出满足用户可靠传输业务分组递交率Pγ且冗余度最小的[m,n]RS纠删编码方案，其中冗余度用表示，Pη的计算公式为：Pη=Σr=nmCmr(1-ρ^)rρ^m-r]]>其中，n是源节点一个纠删组包含的数据分组个数，m是纠删组中数据分组经过编码后产生的编码分组个数，r是目的节点成功接收部分编码分组的个数，是组合数公式，表示目的节点从m个编码分组中成功接收r个编码分组的所有组合的个数；步骤四中，源节点通过多段图动态规划算法求出纠删组传输时延最小的分配方案，具体步骤为：1)源节点根据求得的[m,n]RS纠删编码方案向已建立连接的各条信道分别发送m个测试数据分组，目的节点根据测试分组中的时间戳选项可计算各信道中从第1个分组到第m个分组在该信道中的传输时延，并反馈给源节点；2)源节点将从目的节点得到的反馈数据用多段图表示，k表示建立连接的信道数，则用k+1段图表示，V1,V2,...,Vk+1是k+1段图中各个分配阶段，每个阶段包括若干状态节点，N(i,x)是图中相邻阶段节点之间边的权值，i是阶段编号，N(i,x)代表第i条信道传输x个分组的时延，x＝1,2，…m；从初始状态s到结束状态t的一条路径代表一种分配方式，每条路径的代价用该分配方式的传输时延表示；通过多段图问题的向前递推式求得纠删组传输时延最小的分配方案，其中向前递推式为：Cost(k+1,t)＝0Cost(i,j)=minj∈Vi,p∈Vi+1<j,p>∈E{max(c(j,p),Cost(i+1,p))}]]>其中，Cost(i,j)是从第i阶段状态j到t的最小代价的大小，i是阶段编号，j是第i阶段的一个节点编号，Cost(k+1,t)＝0，k表示建立连接的信道数，括号内的k+1表示k加数字1，为了计算Cost(i,j)，必须先计算从j的所有后继节点p到t的最小代价，即先计算Cost(i+1,p)的值，c(j,p)是j节点到p节点的代价，max(c(j,p),Cost(i+1,p))是从第i阶段节点j，经过第i+1阶段节点p到t的路径的代价，Cost(i,j)是这些路径中的最小代价。