專(zhuān)利名稱：一種數(shù)據(jù)包可靠傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸領(lǐng)域，是一種對(duì)數(shù)據(jù)包丟失進(jìn)行恢復(fù)的有效方法。尤其 適用于實(shí)時(shí)通信和單向通信中的數(shù)據(jù)包丟失恢復(fù)。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及其技術(shù)的迅速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境在不斷改善，然而數(shù)據(jù)包丟失問(wèn) 題仍然是影響網(wǎng)絡(luò)通信質(zhì)量的最大因素之一。對(duì)于數(shù)據(jù)包丟失，主要有兩種解決方法一種 是ARQ技術(shù)通過(guò)反饋信道，將丟失的數(shù)據(jù)段信息反饋給發(fā)送方，發(fā)送方重新發(fā)送丟失的數(shù) 據(jù)段；另一種是FEC技術(shù)通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)包分組添加冗余包，使得發(fā)送的數(shù)據(jù)包組具有一定的 丟包恢復(fù)能力。對(duì)傳輸時(shí)延敏感的業(yè)務(wù)或只有單向信道的應(yīng)用場(chǎng)景中，采用FEC技術(shù)則是 一種有效且實(shí)用的選擇。常見(jiàn)的FEC技術(shù)通常是基于奇偶校驗(yàn)碼、RS碼(里德-所羅門(mén)碼)等線性分組碼 的包編碼方法?；谄媾夹ｒ?yàn)碼的包編碼，利用奇偶校驗(yàn)碼的編碼方法，產(chǎn)生一個(gè)冗余的監(jiān) 督包，并添加在數(shù)據(jù)包后，構(gòu)成一組編碼包組，這種方法可以恢復(fù)包組內(nèi)任意丟失的一個(gè)編 碼包；類(lèi)似的，基于RS碼的包編碼，利用RS碼的編碼方法，產(chǎn)生m個(gè)冗余的監(jiān)督包，并添加 在數(shù)據(jù)包后，構(gòu)成一組編碼包組，這種方法可以恢復(fù)包組內(nèi)任意丟失的m個(gè)編碼包。經(jīng)過(guò)研究和統(tǒng)計(jì)，Internet的丟包模式大部分丟包是一種隨機(jī)丟包，少數(shù)丟包 表現(xiàn)為突發(fā)性的較長(zhǎng)連續(xù)丟包，即少數(shù)丟包表現(xiàn)出較強(qiáng)相關(guān)性[6]。傳統(tǒng)的基于線性分組碼 的丟包恢復(fù)方案，雖然在處理分布均勻的隨機(jī)丟包時(shí)可獲得較好的效果，但是如果網(wǎng)絡(luò)中 出現(xiàn)了突發(fā)的較多個(gè)密集丟包，無(wú)差別的對(duì)每個(gè)包組添加更多的冗余包，將極大增加網(wǎng)絡(luò) 的負(fù)擔(dān)。且每個(gè)包組內(nèi)孤立的進(jìn)行丟包恢復(fù)，使得部分包組的恢復(fù)能力過(guò)剩，部分包組的恢 復(fù)能力不足，無(wú)法動(dòng)態(tài)的合理調(diào)度恢復(fù)資源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種數(shù)據(jù)包可靠傳輸?shù)姆椒?，打破了線性分組碼的包組間孤立地恢 復(fù)丟包的弊端，通過(guò)對(duì)RS碼生成矩陣的重新設(shè)計(jì)，在包組間引入動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，通過(guò)后續(xù)包組 的到來(lái)選擇性的擴(kuò)展當(dāng)前包組的丟包恢復(fù)能力。一種數(shù)據(jù)包可靠傳輸恢復(fù)方法，其特征在于，包含以下步驟(1)從RS碼生成矩陣中，構(gòu)造其一個(gè)缺失子矩陣作為包編碼的生成矩陣，并以此 新生成矩陣產(chǎn)生當(dāng)前數(shù)據(jù)包組的所有監(jiān)督包；(2)將當(dāng)前數(shù)據(jù)包組生成的所有監(jiān)督包進(jìn)行跨包組重新分配；(3)將分配后的編碼包組進(jìn)行包組內(nèi)二次編碼；(4)在接收端采用自適應(yīng)丟包恢復(fù)，根據(jù)當(dāng)前編碼包組丟包多少的不同，自適應(yīng)的 等待相應(yīng)數(shù)量的后續(xù)關(guān)聯(lián)包組，進(jìn)行恢復(fù)?；谏鲜黾夹g(shù)方案，采用的包編碼的生成矩陣G，其特征在于設(shè)Ggxh為一個(gè)g行h列的RS碼的系統(tǒng)生成矩陣，并將其表示成子矩陣形式
I表示單位陣，0表示零矩陣，Nin為一個(gè)包組的包組內(nèi)監(jiān)督包數(shù)目，N。ut為一個(gè)包 組的跨包組監(jiān)督包數(shù)目，WkxNi/!為k行Nin列的包組內(nèi)包組內(nèi)子監(jiān)督矩陣，Υ、Λ為N。ut行Nin 列的包組內(nèi)子監(jiān)督矩陣為k行r-Nin列的跨包組子監(jiān)督矩陣，為Nout 行r-Nin列的跨包組子監(jiān)督矩陣。g = k+N。ut，h = k+N0Ut+r, k為包組中數(shù)據(jù)包的個(gè)數(shù)，r為 這些數(shù)據(jù)包通過(guò)包編碼生成監(jiān)督包的個(gè)數(shù)。構(gòu)造一個(gè)k行k+r列的Ggxh的缺失子矩陣，并 將其作為監(jiān)督包生成的生成矩陣 基于上述技術(shù)方案，將當(dāng)前包組的數(shù)據(jù)包生成的所有監(jiān)督包進(jìn)行跨包組分配，并 形成新的編碼包組，其特征在于設(shè)當(dāng)前包組為第U個(gè)包組，當(dāng)前包組所有監(jiān)督包為Pu = [pua PWPuJ。通過(guò)這 種監(jiān)督包的分配方法，將當(dāng)前編碼包組分成三部分?jǐn)?shù)據(jù)包部分du，包組內(nèi)監(jiān)督部分Vu,^和 跨包組監(jiān)督部*vu,。ut。
其中，du, i為第U個(gè)包組中的第i個(gè)數(shù)據(jù)包，Su, i為第u個(gè)包組中第i個(gè)跨包組監(jiān)
督包，Su,,表達(dá)式如下 /-1 其中1為相關(guān)聯(lián)的包組數(shù)?；谏鲜黾夹g(shù)方案，將編碼包組進(jìn)行包組內(nèi)二次編碼，其特征在于將Sua(i = 1， 2，-Nout)與pu,i(i = 1，2，-NJ建立下面的監(jiān)督關(guān)系 其中，i = 1，2，..UiU Ggxh中的子矩陣。然后用Ii替換包組中的Pu
i，組成新的Vu, in，并形成最終的編碼包組，且滿足下面的方程關(guān)系。Du · Gin = Ru
其中，
基于上述技術(shù)方案，采用自適應(yīng)的包解碼方法，其特征在于設(shè)隊(duì)為當(dāng)前編碼包組的丟包數(shù)，假設(shè)與此包組相關(guān)聯(lián)的前1-1個(gè)包組的數(shù)據(jù)包是 完整的，即沒(méi)有丟失或已經(jīng)順利恢復(fù)丟包，且按照上述的包編碼方法，每獲得一個(gè)監(jiān)督包， 就可以多恢復(fù)出一個(gè)丟包。(1)若N1 < Nin，則利用解線性方程組方法，不需要任何其他編碼包組的協(xié)助，就能 夠進(jìn)行恢復(fù)丟包。(2)若Nin < N1 < Nin+N。ut，假設(shè)之前的1_1包組是完整的，即包組內(nèi)沒(méi)有丟包或者 已經(jīng)恢復(fù)所有數(shù)據(jù)包，首先計(jì)算出Pa,b(a e {u-l-l,u-l, -,u-l},b e {1,2,…，m})，再 還原出隱藏在SiuiG = 1，2，-,Nout)中的N。ut個(gè)第u個(gè)包組的監(jiān)督包

其中，i e {Nin+l，Nin+2，…，Nin+N。ut}，I = i-Nin，為第u個(gè)包組的第i個(gè)監(jiān)督包累 加在跨包組監(jiān)督部分的位置下標(biāo)。將還原出的監(jiān)督包和包組內(nèi)監(jiān)督部分Vu,。ut聯(lián)合起來(lái)，便 得到了 Nin+N。ut個(gè)第u個(gè)包組的監(jiān)督包，相當(dāng)于將當(dāng)前包組生成矩陣Gin擴(kuò)展了 N。ut列 其中爐―,是Ggxh中爐的前N。ut列組成的子矩陣。任取G'
列，
對(duì)這k維的列向量組，截取其前k行得到的方陣一定是Ggxh的一個(gè)缺失子方陣。此方陣的 列向量是線性無(wú)關(guān)的，于是這任取G' in的k列也是線性無(wú)關(guān)的，可以恢復(fù)當(dāng)前包組中所有 的數(shù)據(jù)包。 (3)如果N1 > Nin+Nout,現(xiàn)有的恢復(fù)能力不能滿足需求，則等待第u+1個(gè)包組的到 來(lái)。如果第u-1+2個(gè)包組到第u+1個(gè)包組這1個(gè)包組中，除第u個(gè)包組，都沒(méi)有丟包，或者 通過(guò)包組內(nèi)監(jiān)督部分恢復(fù)出包組內(nèi)全部數(shù)據(jù)包，進(jìn)而還原出壓縮在Su+1,i(i = 1,2, - ,Nout) 中的N。ut個(gè)第u個(gè)包組的監(jiān)督包

其中，ie {Nin+N。ut+1，Nin+N。ut+2，…，Nin+2 · NouJ，I = i_Nin_N。ut。這樣便總共得 到了第u個(gè)包組的Nin+2 個(gè)監(jiān)督包，與步驟二中，可以得到新的增加了 N。ut列的當(dāng)前包 組生成矩陣。于是，如果N1SNin+ ^-,則可以恢復(fù)第u個(gè)包組中的所有數(shù)據(jù)包。通過(guò)第 u個(gè)包組后面的1-1個(gè)包組的到來(lái)，至多可還原出第u個(gè)包組的(1-1) · Nout個(gè)額外的監(jiān)督 包，這樣至多可以恢復(fù)出第u個(gè)包組中的Nin+1 · Nout個(gè)丟包。(4)、若隊(duì)> Nin+1 ，則當(dāng)前包組丟失情況超出恢復(fù)上限，放棄恢復(fù)當(dāng)前包組的 丟包。
基于上述方案，在自適應(yīng)包解碼過(guò)程中，當(dāng)N1 > Nin+Nout時(shí)，可以設(shè)置包解碼的最 大等待包組數(shù)M，即為了恢復(fù)第u個(gè)包組的丟包，已經(jīng)等待了 M個(gè)包組，如果仍然沒(méi)有得到足 夠的第u個(gè)包組的監(jiān)督包，則不再繼續(xù)等待后續(xù)的包組，放棄對(duì)第u個(gè)包組的恢復(fù)。本發(fā)明一種數(shù)據(jù)包可靠傳輸方法，具有以下的優(yōu)點(diǎn)1、打破了線性分組碼的包組間孤立地恢復(fù)丟包的弊端，通過(guò)對(duì)生成矩陣的重新設(shè) 計(jì)，在包組間引入了丟包恢復(fù)的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，通過(guò)后續(xù)包組的到來(lái)選擇性的擴(kuò)展當(dāng)前包組的 丟包恢復(fù)能力。2、相對(duì)于傳統(tǒng)的基于RS碼的方案，在相同冗余度下，明顯提升恢復(fù)性能；在相當(dāng) 的恢復(fù)能力下，提高了傳輸效率。3、能夠自適應(yīng)的針對(duì)當(dāng)前包組丟包情況調(diào)整恢復(fù)能力和解碼時(shí)延，從而提升系統(tǒng) 的整體性能。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖；圖2為本發(fā)明的第u個(gè)編碼包組的結(jié)構(gòu)圖；圖3為本發(fā)明的第u個(gè)包組的監(jiān)督包分配方式圖；圖4為本發(fā)明的第u個(gè)包組的監(jiān)督包部分(包組內(nèi)監(jiān)督部分和跨包組監(jiān)督部分) 的構(gòu)成圖；圖5為本發(fā)明的接收端自適應(yīng)包解碼的流程圖；圖6為本發(fā)明的相同編碼效率下，本發(fā)明和其他方法的丟包恢復(fù)性能比較圖；圖7為本發(fā)明的相當(dāng)?shù)膩G包恢復(fù)性能下，本發(fā)明和其他方法的編碼效率比較圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)說(shuō)明。圖1示例了本發(fā)明的系統(tǒng)框架，該系統(tǒng)包含了發(fā)送端和接收端兩部分。發(fā)送端進(jìn) 一步包括監(jiān)督包生成模塊，跨包組監(jiān)督包分配模塊和包組內(nèi)二次編碼模塊。接收端進(jìn)一步 包括自適應(yīng)包解碼模塊。在詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明前，首先做一些聲明和定義。設(shè)將k個(gè)數(shù)據(jù)包劃為一組，并生成n-k = r個(gè)監(jiān)督包。將數(shù)據(jù)包和監(jiān)督包都稱為 編碼包，從而形成η個(gè)包組成的編碼包組。每個(gè)編碼包都有s個(gè)比特，且有一個(gè)包序列號(hào)與 之對(duì)應(yīng)，用來(lái)發(fā)現(xiàn)哪些編碼包在傳輸中丟失了。由于本發(fā)明采用RS碼作為編碼方案，所以 文中所述的運(yùn)算都是指GF域(有限域)的運(yùn)算。設(shè)當(dāng)前編碼包組為第u包組。Cliui為第u 個(gè)包組的第i個(gè)數(shù)據(jù)包，i = 1，2，· . . k，Cliui又可以表示為s維的列向量Wuaa CLi^du, i, J，其中du, ia為第u個(gè)包組的第i個(gè)數(shù)據(jù)包的第1個(gè)比特，其余依次類(lèi)推。pu, i表示第u 個(gè)包組的第i個(gè)監(jiān)督包，i = l,2,...r, pu, i又可以表示為s維的列向量[P1^1 PnfPu, “]，其中P1^1為第u個(gè)包組的第i個(gè)數(shù)據(jù)包的第1個(gè)比特，其余依次類(lèi)推。發(fā)送模塊步驟101 監(jiān)督包生成。設(shè)Ggxh為一個(gè)g行h列的RS碼的系統(tǒng)生成矩陣，并將其表示成子矩陣形式Ggxfl=[ig wg<g+r)y
8
I表示單位陣，0表示零矩陣。構(gòu)造一個(gè)k行k+r列的Ggxh的缺失子矩陣，并將其 作為監(jiān)督包生成的生成矩陣 通過(guò)每個(gè)包組的k個(gè)數(shù)據(jù)包的RS碼編碼運(yùn)算，得到這個(gè)包組的r 4監(jiān)督包 Pu = du · Wkxi
(1)
其中，pu為監(jiān)督包行向量[pua puypu,J，du*數(shù)據(jù)包行向量[(Iua du,2發(fā)送模塊步驟102 跨包組監(jiān)督包分配。將發(fā)送步驟1中生成的監(jiān)督包分成兩部分其中一部分保存當(dāng)前編碼包組內(nèi)的包 組內(nèi)監(jiān)督區(qū)(vu, in)中，使當(dāng)前編碼包組在不需要任何其他包組的協(xié)助下，具有一定的丟包 恢復(fù)能力；另一部分累加到當(dāng)前包組和后續(xù)關(guān)聯(lián)的1-1個(gè)包組的跨包組監(jiān)督區(qū)(vu,。ut)中， 使當(dāng)前包組在必要的時(shí)候可以等待后續(xù)關(guān)聯(lián)包組的到來(lái)，從而提升當(dāng)前包組的丟包恢復(fù)能 力。圖2示例了本發(fā)明的第u個(gè)編碼包組的結(jié)構(gòu)圖，通過(guò)這種監(jiān)督包的分配方法，實(shí)際 上將編碼包組分成三部分?jǐn)?shù)據(jù)包部分du，包組內(nèi)監(jiān)督部分Vu, in和跨包組監(jiān)督部分V, 其中，Nin為一個(gè)包組的包組內(nèi)監(jiān)督包數(shù)目，Su,i為第u個(gè)包組中第i個(gè)跨包組監(jiān)督 包，N。ut為一個(gè)包組的跨包組監(jiān)督包數(shù)目，Su, i表達(dá)式如下(2) 其中1為相關(guān)聯(lián)的包組數(shù)。圖3示例了第U個(gè)包組的監(jiān)督包分配，圖4示例了第u個(gè)包組監(jiān)督包部分(包組 內(nèi)監(jiān)督部分和跨包組監(jiān)督部分)的構(gòu)成。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，兩圖中的編碼選取較小的參數(shù)r = 3, Nint = LNnllt = 1，1 = 2。發(fā)送模塊步驟103 包組內(nèi)二次編碼。為了使Su, i在丟失的情況下也能夠在當(dāng)前包組恢復(fù)，將Su, i(i = 1,2, Pu,i(i = l，2，…Nin)建立下面的監(jiān)督關(guān)系 其中，i = 1，2，"UiU Ggxh中的子矩陣。然后用Ru,i替換包組中的Pu, i，組成新的Vu, in。圖5示例了本發(fā)明的接收端自適應(yīng)包解碼的流程圖，其中N1表示當(dāng)前包組的丟包 數(shù)，k的初值為1，為了圖示簡(jiǎn)潔起見(jiàn)，省略的部分操作會(huì)在下文闡述。每接收一個(gè)編碼包組后，通過(guò)包序號(hào)來(lái)判斷哪些編碼包發(fā)生丟失，并計(jì)算此包組 丟包數(shù)N1,并假設(shè)與此包組相關(guān)聯(lián)的前1-1個(gè)包組的數(shù)據(jù)包是完整的，即沒(méi)有丟失或者已經(jīng) 順利恢復(fù)丟包。如果N1 = 0或者僅僅是非數(shù)據(jù)包發(fā)生了丟失，則直接提取出當(dāng)前包組的數(shù) 據(jù)包部分du ；否則，采用下面的策略進(jìn)行恢復(fù)。在步驟201，判斷N1是否小于Nin+1 · N。ut，如果判斷為假，則進(jìn)入步驟202。在步驟202，由于當(dāng)前包組丟失情況超出恢復(fù)上限，放棄恢復(fù)本包組的丟包。如果步驟201的判斷為真，則進(jìn)入步驟203。在步驟203，判斷N1是否小于Nin，如果判斷為真，則進(jìn)入步驟204。在步驟204，利用下面的矩陣形式線性方程組來(lái)恢復(fù)任意丟失小于Nin個(gè)編碼包 (包括數(shù)據(jù)包和跨包組監(jiān)督包):Du · Gin = Ru其中 及 如果步驟203的判斷為假，則進(jìn)入步驟205。在步驟205，利用式2，還原出隱藏在Su, Ji = 1,2, -,Nout)中的N。ut個(gè)第u個(gè)包 組的監(jiān)督包 其中，i = Nin+1, Nin+2，…，Nin+N。ut，I = i_Nin，為第u個(gè)包組的第i個(gè)監(jiān)督包累 加在跨包組監(jiān)督部分的位置下標(biāo)。又根據(jù)假設(shè)，前1-1包組的數(shù)據(jù)包是完整的，所以式中的 凡一,， +州。 ,+/通過(guò)式1是可求出的。然后進(jìn)入步驟206。在步驟206，判斷N1是否小于Nin+N。ut，如果判斷為真，則進(jìn)入步驟207。在步驟207，將在步驟4中還原出的監(jiān)督包和包組內(nèi)監(jiān)督部分Vu,_聯(lián)合起來(lái)，便得 到了 Nin+N。ut個(gè)當(dāng)前包組的監(jiān)督包，這相當(dāng)于將步驟3中的Gin擴(kuò)展了 N。ut列 其中，其中爐<^。 ,是Ggxh中的前N。ut列組成的子矩陣。于是和步驟3
中類(lèi)似的，利用下面的方程組可以恢復(fù)出任意丟失的小于Nin+N。ut個(gè)編碼包Du-G' in = Ru如果步驟206的判斷為假，則進(jìn)入步驟208。在步驟208，等待第u+1個(gè)包組的到來(lái)。如果第u-1+2個(gè)包組到第u+Ι個(gè)包組這1個(gè)包組中，除第u個(gè)包組，都沒(méi)有丟失數(shù)據(jù)包，或者通過(guò)步驟3恢復(fù)出全部數(shù)據(jù)包，則與步驟
4相似的，可還原出壓縮在Su+1,i(i = 1,2, -",N0J中的N。ut個(gè)第u個(gè)包組的監(jiān)督包 其中，i= Nin+N。ut+1，Nin+N。ut+2，…，Nin+2 · Nout, I = i_Nin_N。ut。這樣便總共得到 了第u個(gè)包組的Nin+2 · Nout個(gè)監(jiān)督包。并使k值加1 (k的初值為1)，然后進(jìn)入步驟8。在步驟209，判斷N1是否小于Nin+kXN。ut，如果判斷為真，則進(jìn)入步驟9。在步驟210，利用在步驟7中新獲得的N。ut個(gè)監(jiān)督包，便得到了 Nin+kXN。ut個(gè)當(dāng)前 包組的監(jiān)督包，這相當(dāng)于將步驟3中的Gin擴(kuò)展了 kXN。ut列，于是和步驟6類(lèi)似的，可以恢 復(fù)出第u個(gè)包組的任意丟失小于Nin+kXN。ut個(gè)編碼包。如果步驟209中的判斷為假，則回到步驟208，繼續(xù)等待后續(xù)編碼包組的到來(lái)，和 步驟208進(jìn)行相同的操作，提取出第u個(gè)包組的監(jiān)督包，之后進(jìn)入步驟209判斷是否收集 到足夠的監(jiān)督包，否則繼續(xù)循環(huán)，直到收集到足夠的監(jiān)督包，并最終恢復(fù)出第u包組的數(shù)據(jù) 包。件能分新對(duì)本文發(fā)明提出的一種數(shù)據(jù)包可靠傳輸?shù)姆椒ㄟM(jìn)行了仿真。仿真條件選取Gilbert模型作為仿真的網(wǎng)絡(luò)模型，從而更接近丟包具有相關(guān)性 的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)狀況，以便更有效的示例本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用性能，其中平均丟包率從0.01步進(jìn) 到0. 1，條件丟包率為0. 3，突發(fā)丟包長(zhǎng)度的期望為1. 427。將本發(fā)明的方案記為cras，傳統(tǒng) 的基于RS編碼和奇偶校驗(yàn)編碼的包編碼方案分別記為Cks和Crc。仿真一使上述的三種方案具有相同編碼效率，比較其丟包恢復(fù)性能。三種方案的 編碼參數(shù)分別為 Ccks (15，2，1，3)，Cks (15，12)和 Cpc(5，4)，其中 Ccks (15，2，1，3)表示 η = 15， Nin = 2，Nout = 1，1 = 3。顯然三種方案的編碼效率均為4/5。從圖6中可看出本發(fā)明Ccks 方案的丟包恢復(fù)性能要明顯好于其他兩種方案。仿真二 使不同的方案具有相當(dāng)?shù)膩G包恢復(fù)性能，比較其編碼效率。圖7為 Cces(15,2,1,3)與Cks(15，11)的丟包恢復(fù)性能比較，可以看出兩者在丟包率適中的條件下， 恢復(fù)性能比較接近。兩種方法的傳輸效率參數(shù)如表1所示。從表1可以看出，在恢復(fù)性能 不損失的條件下，本文提出的算法可以很大程度提升傳輸效率。
權(quán)利要求
一種數(shù)據(jù)包可靠傳輸?shù)姆椒ǎ摲椒òㄒ韵虏襟E(1)利用RS碼(里德-所羅門(mén)碼)生成矩陣，構(gòu)造其一個(gè)缺失子矩陣作為包編碼的生成矩陣，并以此新生成矩陣產(chǎn)生當(dāng)前數(shù)據(jù)包組的所有監(jiān)督包；(2)將當(dāng)前數(shù)據(jù)包組生成的所有監(jiān)督包進(jìn)行跨包組重新分配；(3)將分配后的編碼包組進(jìn)行包組內(nèi)二次編碼；(4)接收端采用自適應(yīng)丟包恢復(fù)，根據(jù)當(dāng)前編碼包組丟包數(shù)目的不同，自適應(yīng)的等待相應(yīng)數(shù)量的后續(xù)關(guān)聯(lián)包組，進(jìn)行恢復(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，采用的包編碼的生成矩陣G，其特征在于設(shè)Ggxh為一個(gè)g行h列的RS碼的系統(tǒng)生成矩陣，并將其表示成子矩陣形式.I O W'" Wout2k ^kxNou, rr kxNin ry kx(r-Nin)Λ)TY'"youtwNoulXk 1Noul 1 NoulXNln 1 Nmlx(r-N, )I表示單位陣，0表示零矩陣，Nin為一個(gè)包組的包組內(nèi)監(jiān)督包數(shù)目，N。ut為一個(gè)包組的 跨包組監(jiān)督包數(shù)目，WkxNin為k行Nin列的包組內(nèi)包組內(nèi)子監(jiān)督矩陣，YiU N。ut行Nin列 的包組內(nèi)子監(jiān)督矩陣，)為k行r-Nin列的跨包組子監(jiān)督矩陣，F(xiàn) N0UlHi--Nln)^) Nout 對(duì)亍 r_Nin列的跨包組子監(jiān)督矩陣。g = k+N。ut，h = k+N0Ut+r, k為包組中數(shù)據(jù)包的個(gè)數(shù)，r為這 些數(shù)據(jù)包通過(guò)包編碼生成監(jiān)督包的個(gè)數(shù)。構(gòu)造一個(gè)k行k+r列的Ggxh的缺失子矩陣，并將 其作為監(jiān)督包生成的生成矩陣G =J WinWout丄 k YY ^Nln yy k^r-Nln)[h U
3.根據(jù)權(quán)利要求1，將當(dāng)前包組的數(shù)據(jù)包生成的所有監(jiān)督包進(jìn)行跨包組分配，并形成 新的編碼包組，其特征在于設(shè)當(dāng)前包組為第U個(gè)包組，當(dāng)前包組所有監(jiān)督包為Pu= [pua pu,^pu, J。通過(guò)這種監(jiān) 督包的分配方法，將當(dāng)前編碼包組分成三部分?jǐn)?shù)據(jù)包部分du，包組內(nèi)監(jiān)督部分Vu,in和跨包 組監(jiān)督部分Vu,。ut。du = [dUjl du,,..du,k]Κι,in = Pu,I Pu,2 . · · Pu,Nhl ]—^u,2 ·.. ^u,Nou, _其中，Cliui為第u個(gè)包組中的第i個(gè)數(shù)據(jù)包，Suji為第u個(gè)包組中第i個(gè)跨包組監(jiān)督包， Su, i表達(dá)式如下I-ISuJ = ^Pu-J,N, +jNM+i J=O其中1為相關(guān)聯(lián)的包組數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，將編碼包組進(jìn)行包組內(nèi)二次編碼，其特征在于將Su,i(i = l，2，…N。ut)與pu,i(i = 1，2，…Nin)建立下面的監(jiān)督關(guān)系ruj =Pu,,+Tyjy su,j7=1 .yNoll,,I yNoul,2 ·'■ yN0 Nia 其中，i = l，2，為GgXh中的子矩陣。然后用Ru, i替換包組中的pu, i，組 成新的Vu, in，并形成最終的編碼包組，且滿足下面的關(guān)系。
其中，戰(zhàn)du
5.根據(jù)權(quán)利要求1，采用自適應(yīng)的包解碼方法，其特征在于設(shè)隊(duì)為當(dāng)前編碼包組的丟包數(shù)，假設(shè)與此包組相關(guān)聯(lián)的前1-1個(gè)包組的數(shù)據(jù)包是完整 的，即沒(méi)有丟失或已經(jīng)順利恢復(fù)丟包，且按照上述的包編碼方法，每獲得一個(gè)監(jiān)督包，就可 以多恢復(fù)出一個(gè)丟包。(1)若N1< Nin，則利用解線性方程組方法，不需要任何其他編碼包組的協(xié)助，就能夠進(jìn) 行恢復(fù)丟包。(2)若Nin< N1 < Nin+N。ut，假設(shè)之前的1-1包組是完整的，即包組內(nèi)沒(méi)有丟包或者已經(jīng)恢復(fù)所有數(shù)據(jù)包，首先計(jì)算出Pa,b(a e {u-l-l,u-l,…，u-l}，be {1,2,出隱藏在SiuiG = 1，2，-,Nout)中的N。ut個(gè)第u個(gè)包組的監(jiān)督包 1-1 其中，ie {Nin+l，Nin+2，…，Nin+N。ut}，I = i-Nin，為第u個(gè)包組的第i個(gè)監(jiān)督包累加在 跨包組監(jiān)督部分的位置下標(biāo)。將還原出的監(jiān)督包和包組內(nèi)監(jiān)督部分Vu,。ut聯(lián)合起來(lái)，便得到 了 Nin+N。ut個(gè)第u個(gè)包組的監(jiān)督包，這相當(dāng)于將當(dāng)前包組生成矩陣Gin擴(kuò)展了 N。ut列 其中妒“_。 ,是Ggxh中妒的前N。ut列組成的子矩陣。任取G' in的k列，對(duì)這 k維的列向量組，截取其前k行得到的方陣一定是Ggxh的一個(gè)缺失子方陣。此方陣的列向 量是線性無(wú)關(guān)的，于是這任取G' in的k列也是線性無(wú)關(guān)的，可以恢復(fù)當(dāng)前包組中所有的數(shù) 據(jù)包。(3)如果現(xiàn)有的恢復(fù)能力不能滿足需求，則等待第u+1個(gè)包組的到來(lái)。如 果第u-1+2個(gè)包組到第u+1個(gè)包組這1個(gè)包組中，除第u個(gè)包組，都沒(méi)有丟包，或者通過(guò)包 組內(nèi)監(jiān)督部分恢復(fù)出包組內(nèi)全部數(shù)據(jù)包，進(jìn)而還原出壓縮在Su+1,i(i = 1,2,…，Nout)中的 Nout個(gè)第u個(gè)包組的監(jiān)督包 其中，ie {Nin+N。ut+l，Nin+N。ut+2，…，Nin+2 · N。ut}，I = i_Nin_N。ut。這樣便總共得到了 第u個(gè)包組的Nin+2 個(gè)監(jiān)督包，與步驟二中，可以得到新的增加了 N-列的當(dāng)前包組生 成矩陣。于是，如果N1SNin+ ^-,則可以恢復(fù)第u個(gè)包組中的所有數(shù)據(jù)包。通過(guò)第u個(gè) 包組后面的1-1個(gè)包組的到來(lái)，至多可還原出第u個(gè)包組的(1-1) · Nout個(gè)額外的監(jiān)督包， 這樣至多可以恢復(fù)出第u個(gè)包組中的Nin+1 · Nout個(gè)丟包。(4)、若隊(duì)> Nin+1 · N。ut，則當(dāng)前包組丟失情況超出恢復(fù)上限，放棄恢復(fù)當(dāng)前包組的丟包。
6.根據(jù)權(quán)利要求5，在自適應(yīng)包解碼過(guò)程中，當(dāng)N1 > Nin+Nout時(shí)，可以設(shè)置包解碼的最大 等待包組數(shù)M，即為了恢復(fù)第u個(gè)包組的丟包，已經(jīng)等待了 M個(gè)包組，如果仍然沒(méi)有得到足夠 的第u個(gè)包組的監(jiān)督包，則不再繼續(xù)等待后續(xù)的包組，放棄對(duì)第u個(gè)包組的恢復(fù)。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種數(shù)據(jù)包可靠傳輸方法，利用包組聯(lián)合的方式，既保持了傳統(tǒng)的包組內(nèi)獨(dú)立恢復(fù)丟包的特點(diǎn)，又在包組間建立丟包恢復(fù)的關(guān)聯(lián)。根據(jù)實(shí)際的丟包數(shù)目，能夠自適應(yīng)的等待后續(xù)包組到來(lái)，擴(kuò)展當(dāng)前包組的丟包恢復(fù)能力。因而，本發(fā)明相對(duì)于傳統(tǒng)方案，能夠在幾乎不增加時(shí)延的條件下，明顯提升丟包恢復(fù)性能，在丟包具有較強(qiáng)相關(guān)性的實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中具有更好的性能。
文檔編號(hào)H04L1/00GK101882976SQ20101022557
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者于翠屏, 劉元安, 曹震, 林曉峰, 王坤明, 袁東明, 謝剛, 黎淑蘭 申請(qǐng)人:北京郵電大學(xué)