[發明專利]一種基于噴泉碼的文件傳輸方法

有效

• 申請號: 201811436842.6
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN109714130B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發明（設計）人: 倪祖耀;徐寶昌;王秋生;楊永杰
• 申請（專利權）人: 南通先進通信技術研究院有限公司;南通大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L29/08
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 黃冠華

本發明公開了一種基于噴泉碼的文件傳輸方法，在服務端與客戶端之間建立基于UDP組播協議的傳輸通道，用噴泉碼編解碼來避免在無線環境下的大量數據包重傳，在一對多的數據傳輸過程中，服務端將待發文件按固定大小分塊并進行噴泉碼編碼，通過衛星鏈路發送給多個客戶端，客戶端接收后進行解碼，若解碼失敗，記錄塊序號，并在所有文件塊解碼完成后，將塊序號及衛星鏈路質量狀況填入補塊請求幀，發送給服務端；若所有文件塊解碼成功，將文件塊緩存在磁盤中，繼續等待接收下一塊，所有文件塊接收完成后將緩存的臨時文件還原成原始文件。這樣可以在有限的衛星寬帶資源上避免多次的一對一傳輸相同數據所引發的帶寬重復利用問題，間接實現更多的數據傳輸。

技術領域

本發明涉及文件傳輸，特別涉及一種基于噴泉碼的文件傳輸方法。

背景技術

在海域互聯網系統為代表的衛星數據交換系統中應用了基于噴泉碼的空間網絡傳輸方法，傳統的衛星通信網絡中，為了保證傳輸的可靠性，通常仰賴發送端以及接收端持續性的雙向溝通，即接收端每接收到一個封包，都會給發送端一個反饋，成功則反饋ACK，失敗則丟掉毀壞的封包，并傳送請求讓發送端再次發送該封包。然而，基于反饋重傳的衛星通信網絡，在實際應用中不太理想，一個是在面對衛星鏈路這種傳輸距離很長的時候，由于長距離會導致發送方等待反饋確認信息時的空閑時間太長，從而大大影響性能；另一方面是單一刪除信道模型不適用于數據從一個發送者同時發送給多個接收者的情況。在這種情況下，從發送者到多個接收者的刪除信道的刪除概率可能不同。當接收者數量多時，不太可能估計每個信道的刪除概率和丟包情況。因此采用基于噴泉碼的空間網絡傳輸方法，通過前向冗余編碼實現可靠性傳輸，反向信道只需傳輸少量反饋信息，極大降低對反向帶寬的需求。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種實現更多的數據傳輸的基于噴泉碼的文件傳輸方法。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為：一種基于噴泉碼的文件傳輸方法,包括以下步驟：

步驟(1)：在服務端，從文件列表或數據庫中獲取待傳輸文件路徑，讀取文件大小L,根據小包長度l,計算文件的塊數B及包數P；同時定義一個文件塊發送序列，初始化狀態為未發送狀態，用于標記每個文件塊的發送狀態；

步驟(2)：服務端發送文件信息幀，向客戶端通知待發送文件的信息；

步驟(3)：在線客戶端收到信息幀后，檢測本地磁盤是否存在相同文件，若存在，則不進行處理；若不存在，則在本地磁盤建立相應緩存文件，同時創建一個補塊序列，用于存儲未收到的塊序號或譯碼失敗的塊序號，進入等待接收狀態；

步驟(4)：服務端獲取文件塊發送序列中第一個狀態為未發送狀態的序號，將文件中該塊對應的內容讀入內存，進行噴泉碼編碼，按照協議幀格式封裝成多條數據幀，將編碼后的數據幀按順序向外發送；發送完畢后，再發送3次文件塊結束幀，并更新文件塊發送序列相對應的塊狀態為已發送狀態；

步驟(5)：服務端查詢文件塊發送序列，若所有標志均為已發送狀態，表示所有文件塊發送完畢，則連續發送三條輪次結束幀，并將輪號N加1，等待各個客戶端反饋的補塊請求，若N大于3，則自動結束發送；

步驟(6)：客戶端接收文件塊結束幀或收到當前塊最后一幀后，對接收的數據進行譯碼，并將此塊的丟包情況存入長度為M的丟包序列；如果譯碼成功，則將此塊數據寫入磁盤緩存；若譯碼失敗，則將該塊序號填入補塊序列；

步驟(7)：當客戶端接收到輪次結束幀后，先查詢補塊序列是否有記錄，若有記錄則將最近的M個數據塊的平均丟包率以及補塊序列中的內容封裝成補塊請求幀，然后發給服務端；若補塊序列沒有記錄，則表示所有數據塊均接收成功，將緩存文件還原成正式文件并存儲在磁盤中；

步驟(8)：服務端收到補塊請求后，將補塊請求幀中的塊序號解析出來，更新文件塊發送序列中相應的標志為未發送狀態，表示此塊需要重發，并根據反饋的丟包率重新計算編碼冗余β，進入步驟(4)。