數據傳輸的差錯控制方法
2023-09-22 20:32:25 5
專利名稱：數據傳輸的差錯控制方法
技術領域：
本發明涉及一種數據傳輸的差錯控制方法，適用於在計算機網絡中傳輸大量數據，包括傳統的文件傳輸及利用P2P(端對端)技術進行文件傳輸，傳統的流媒體直播、點播以及利用P2P技術進行流媒體直播、點播等應用領域。
背景技術：
在計算機網絡中，數據主要以TCP(傳輸控制協議)或UDP(用戶數據報協議)來承載。
使用TCP時，收信端利用ACK(確認)機制，來通知發信端，它已經從發信端正確收到哪些數據塊，發信端以此來確定接下來要發送的數據塊的序號或需要重新發送的數據塊的序號。當數據被丟失時，TCP就靠這種檢測丟包重傳的機制，來保證數據的可靠傳輸。然而TCP的丟包重傳機制，會造成額外的網絡時延，在傳輸文件的時候，時延積累的結果是需要花更多的時間才能完成文件傳輸；在流媒體點播或直播的時候，時延積累的結果是很明顯的圖像停頓。
UDP是一種不保證可靠性的傳輸協議，一般地，在傳輸文件的時候，需要增加確認序號等差錯控制機制，來保障數據不被丟失；在流媒體點播或直播的時候，為保證數據能及時傳遞往往放棄差錯控制機制，如果有數據被丟失，則導致圖像黑屏或出現馬賽克。
無論是TCP的可靠傳輸，還是在UDP上增加需要確認序號的差錯控制，即使是網絡帶寬足夠富裕，在網絡有一定的丟包時，仍然將造成時間長度不可預測的傳輸時延，結果是導致文件傳輸時間變長，流媒體點播或直播時，圖像停頓、黑屏或出現馬賽克。
發明內容
1、發明目的本發明的目的是提供一種數據傳輸的差錯控制方法，在網絡丟包率較高但帶寬足夠的情況下，它能有效地保障數據的快速、可靠傳輸。
2、技術方案一種數據傳輸的差錯控制方法，其特徵是它包括以下步驟(A)收信端發送請求給發信端，該請求包括收信端向發信端索取的數據集的標識及收信端可以接收數據的速率；(B)發信端對數據集進行全息編碼，然後以不高於收信端可接收數據的速率，向收信端發送至少一倍於解碼所需要的量的編碼數據；(C)收信端接收全息編碼數據的同時進行全息解碼，一旦解碼完畢，立即發送停發請求給發信端；
(D)發信端收到收信端的停發請求之後，停止向收信端發送編碼數據。
在上述方法中，還可以包括如下以下步驟(E)發信端發向收信端的編碼數據量，比解碼所需的數據量多一倍之後，如果還未收到收信端的停發請求，則停止繼續發送；(F)收信端由於接收到的編碼數據量不夠而無法解碼，如果等待規定的時間之後仍接收不到來自於發信端的編碼數據時，則再次發送請求給發信端，該請求包括收信端向發信端索取的數據集的標識及收信端可以接收數據的速率。
在上述步驟(B)、(C)中，所述的編碼、解碼方法，可以使用本申請人提出的第200510094180.5號發明專利所涉及的方法。
3、有益效果本發明與現有技術相比，其顯著優點是利用本發明所述的差錯控制方法，在網絡丟包率較高但帶寬足夠的情況下，它能有效地保障數據的快速、可靠傳輸，縮短文件傳輸的時間或減少流媒體點播及直播時圖像出現停頓、黑屏或馬賽克的現象。
四
附圖是差錯控制方法主要步驟的簡要邏輯圖。
五、具體實施方法結合附圖，詳細說明具體的實現方法(A)收信端發送請求給發信端，該請求包括收信端向發信端索取的數據集的標識及收信端可以接收數據的速率。
(B)發信端對數據集進行全息編碼如下假設收信端向發信端索取的原始數據集由數據塊X1、X2、X3、……、Xm構成，小寫英文字母m、n、k、s等為符號下標，是自然數。
生成隨機向量Ak＝Ak1、Ak2、Ak3、……、Akm，其中每個Akn都是隨機數；生成中間結果Pk＝(Ak1*X1)+(Ak2*X2)+(Ak3*X3)+……+(Akm*Xm)輸出全息編碼結果Yk為Ak與Pk的組合，例如，Ak為1、2、3、4，Pk轉換成字符串之後為abcdefg，則可組合成編碼結果Yk為字符串1_2_3_4_abcdefg。
發信端一邊進行全息編碼，一邊以不高於收信端可接收數據的速率，向收信端發送至少一倍(例如1-10倍)於解碼所需要的量的編碼數據。一般地，解碼所需的編碼數據的塊數，略高於原始數據集的數據的塊數m。
為加快編解碼速度，可以讓隨機向量Ak中的每個值Akn只能隨機為0或1，並且編碼或解碼時的加法運算，都改為異或運算。
(C)收信端接收全息編碼數據的同時進行全息解碼如下由全息編碼的方法可知，每個全息編碼數據都含有一部分的原始信息量，所以，只要收信端接收到編碼數據的塊數足夠，就可以解碼出完整的原始數據，其原因是沒有任何一塊編碼數據是關鍵數據塊，收信端不會因為缺少關鍵數據塊而無法進行解碼。只要網絡帶寬足夠，就算有較高的丟包率，收信端仍然能收到足夠的編碼數據，因而能夠有效解碼。
將接收到的s個(s必須大於或等於m)編碼數據Y1、Y2、Y3、……、Ys拆分，得到如下矩陣等式A11A12A13A1mA21A22A23A2mAk1Ak2Ak3AkmAm1Am2Am3AmmAs1As2As3Asm*X1X2X3Xm=P1P2PkPmPs]]>解上述線性方程組，求得原始數據X1、X2、X3、……、Xm，一旦解碼完畢，立即發送停發請求給發信端。
(D)發信端收到收信端的停發請求之後，立即停止再往收信端發送編碼數據。由附圖可知，發信端有可能發送出比收信端解碼所需的數據量更多的編碼數據，但是，一旦發信端收到收信端的停發請求，發信端會立即停止發送，確保發信端多發送的編碼數據量很少，以避免浪費網絡帶寬。
為了防止收信端所發送的停發請求在網絡中被丟失的情況下，發信端仍然不停地往收信端發送編碼數據而浪費網絡帶寬，發信端需要進行如下判斷處理(E)發信端發往收信端的編碼數據量，比解碼所需的數據量多一倍之後，如果還未收到收信端的停發請求，則停止繼續發送。
為防止網絡連續丟失大批量數據的情況下收信端無法解碼，收信端需要進行如下判斷處理(F)收信端由於接收到的編碼數據量不夠而無法解碼，如果等待規定的時間(例如1微秒到9秒)之後仍接收不到來自於發信端的編碼數據，則再次發送請求給發信端，該請求包括收信端向發信端索取的數據集的標識及收信端可以接收數據的速率。無論編碼數據是哪次收到的，收信端都可以用它來進行解碼。
從上述詳細的實現方法可知，雖然這種數據傳輸的差錯控制方法，可能會導致發信端發出比實際需要略多的數據量，但在網絡丟包率較高而帶寬足夠的情況下，它仍然能保障數據的可靠傳輸，同時，由於這種差錯控制方法無需序號確認機制，它還能保障數據的快速傳輸。例如，在計算機網絡中，上述請求及數據都採用UDP數據報來傳送，則利用這種差錯控制方法，可以很方便地在UDP之上，增加快速、可靠的數據傳輸控制機制，特別適合於流媒體點播及利用P2P技術進行流媒體直播等應用。
權利要求
1.一種數據傳輸的差錯控制方法，其特徵是它包括以下步驟(A)收信端發送請求給發信端，該請求包括收信端向發信端索取的數據集的標識及收信端可以接收數據的速率；(B)發信端對數據集進行全息編碼，然後以不高於收信端可接收數據的速率，向收信端發送至少一倍於解碼所需要的量的編碼數據；(C)收信端接收全息編碼數據的同時進行全息解碼，一旦解碼完畢，立即發送停發請求給發信端；(D)發信端收到收信端的停發請求之後，停止向收信端發送編碼數據。
2.根據權利要求1所述的數據傳輸的差錯控制方法，其特徵是它還可包括以下步驟(E)發信端發向收信端的編碼數據量，比解碼所需的數據量多一倍之後，如果還未收到收信端的停發請求，則停止繼續發送；(F)收信端由於接收到的編碼數據量不夠而無法解碼，如果等待規定的時間之後仍接收不到來自於發信端的編碼數據時，則再次發送請求給發信端，該請求包括收信端向發信端索取的數據集的標識及收信端可以接收數據的速率。
全文摘要
本發明公開一種數據傳輸的差錯控制方法，適用於在計算機網絡中傳輸大量數據，它包括以下步驟收信端發送請求給發信端，該請求包括收信端向發信端索取的數據集的標識及收信端可以接收數據的速率；發信端對數據集進行全息編碼，然後以不高於收信端可接收數據的速率，向收信端發送至少一倍於解碼所需要的量的編碼數據；收信端接收全息編碼數據的同時進行全息解碼，一旦解碼完畢，立即發送停發請求給發信端；發信端收到收信端的停發請求之後，停止向收信端發送編碼數據。在網絡丟包率較高但帶寬足夠的情況下，它還能有效地保障數據的快速、可靠傳輸，縮短文件傳輸的時間或減少流媒體點播及直播時圖像出現停頓、黑屏或馬賽克的現象。
文檔編號H04L1/00GK1747371SQ200510094410
公開日2006年3月15日 申請日期2005年9月16日 優先權日2005年9月16日
發明者趙振平, 汪渝波, 鄒暢根 申請人:南京信風軟體有限公司