[发明专利]一种自适应端到端网络编码传输方法

摘要

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。

主权项

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：在编码端1)、在建立连接的过程中，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原始数据报文时，传输网络编码层的处理方法为：(1)根据原始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控制块，则表明不需要执行网络编码，执行步骤(5)；(2)判断数据报文是控制报文还是携带数据的报文，若为控制报文，则不需要执行网络编码操作，执行步骤(5)；(3)将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报文的线性组合而成的编码报文，填充对应的编码头部，此处表示需要生成的编码报文的个数；并更新编码计数器(5)将编码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，对编码端的发送队列进行操作，将字节序号小于确认序号的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报文修改成符合传输控制协议数据报文的格式，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控制块，则表示需要执行网络编码操作，执行步骤(2)；如果不能够找到对应的控制块，则表示不需要执行网络编码操作，执行步骤(7)；(2)判断报文是控制报文还是携带数据的报文，若为控制报文，则执行步骤(7)；(3)将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原始数据报文的信息；若有，则需要得到该报文的编码系数向量，并将该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)根据正在译码队列decoding中的数据报文的编码系数向量，得到译码系数矩阵，对译码矩阵进行高斯消元，从高斯消元后的矩阵中获得相应的被“seen”以及被“decoded”报文；其中，“seen”表示当一个数据报文由其他序号比其更高的数据报文的线性组合进行表示时，就认为这个数据报文能够被“seen”，“decoded”表示经过解码后的矩阵某一行只有一个为1的元素时，认为这个数据报文被“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中的报文发送给传输控制协议层进行处理；3)、在有新的“seen”的报文时，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，计算传输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报文中，然后发送出去。