[發明專利]一種基于批編碼的網絡通信方法及系統

有效

• 申請號: 201910331853.6
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN110113131B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 楊升浩
• 申請（專利權）人: 香港中文大學（深圳）
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L29/08
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 唐致明

本發明公開了一種基于批編碼的網絡通信方法與系統。該方法包括以下步驟：S100，源節點中的傳輸層接收數據文件，每個數據文件包括多個第一數據包；S210，批編碼的外碼對多個第一數據包進行編碼生成包含多個第二數據包的批；S220，批編碼的內碼對批中的多個第二數據包進行重編碼生成包含多個第三數據包的批，批隨后通過物理層被發送至下一節點；S300，對批編碼的內碼進行物理層與網絡層的聯合解碼，生成包含多個第二數據包的批；S400，當網絡層接收到批時，檢測當前節點是否為目的節點，如果不是目的節點，則進行步驟S220，如果是目的節點則進行步驟S500；S500，對接收到的多個批進行聯合解碼，恢復數據文件。

技術領域

本發明涉及網絡通信領域，尤其涉及一種基于批編碼的網絡通信方法及系統。

背景技術

無線通信中，數據的傳輸通過鏈路上的多個節點轉發完成，每個節點都可以與一個或者多個對等節點進行直接通信。多跳就是多次轉發，而每一跳都可能引入錯誤。

傳統的網絡通信協議，如TCP/IP，是基于分層的網絡結構，其中物理層為每一跳提供可靠的通信，當物理層中的包不能被正確解碼時，該包被刪除或者按照丟包處理。現有技術中，由于實際網絡通信中的限制，例如緩沖區大小的限制，物理層中有限的數據塊的編碼不能保證沒有丟包，而在鏈路層進行重傳也不能完全消除丟包。

在網絡通信過程中，假設每一跳的丟包率是∈，如果網絡層只轉發其接收到的包，則具有L跳的通信網絡的端對端的吞吐量受(1-∈)^L所限制，即吞吐量隨L的增加而呈指數下降。當通信網絡中L變得很大時(如在無線電網絡中與水下網絡)，網絡的吞吐量會大幅下降。

網絡編碼是基于提高端對端吞吐量這一目的而被提出，其中，中間節點可以產生并發送新的包而不僅是轉發接收到的包。使用高效的網絡編碼方案，如分批稀疏編碼，在中間節點的存儲器大小為O(ln ln L)時，可以使端對端的吞吐量被限制在Ω(1/ln L)。

現有技術中，網絡層、傳輸層的通信與物理層的通信是分開的。物理層的通信關注每跳之間點對點的可靠性，同時誤碼被當作丟包處理。而網絡層、傳輸層的通信是基于丟包網絡而提供端對端的可靠性。將網絡層、傳輸層通信與物理層通信分開并不是一種最為優化的方式，因此，需要一種能將兩者融合的編碼方式以提高網絡通信效率。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的是提供一種基于批編碼的網絡通信方法，在容量較小的緩存器的前提下，通過內碼在中間節點進行物理層和網絡層的聯合編碼解碼以及目的節點的聯合解碼，實現網絡通信速率以及網絡通信質量的提高。

為此，本發明的第二個目的是提供一種基于批編碼的網絡通信系統，基于批編碼的網絡通信方法，實現網絡通信速率以及網絡通信質量的提高。

本發明提出了一種基于批編碼的網絡編碼方法，該方法包括從物理層到傳輸層的通信；批編碼具有外碼和內碼，其中，外碼將數據包編碼成批，每個批是一組編碼數據包，而內碼對屬于同一批的數據包進行物理層和網絡層共用的通用網絡編碼，即分別在每個批的網絡節點上重新編碼。

本發明所采用的技術方案是：

本發明的第一目的是提出了一種基于批編碼的網絡通信方法，包括以下步驟：S100，源節點中的傳輸層接收數據文件，每個數據文件包括多個第一數據包；S210，批編碼的外碼對多個第一數據包進行編碼生成包含多個第二數據包的批；S220，批編碼的內碼對批中的多個第二數據包進行重編碼生成包含多個第三數據包的批，批隨后通過物理層被發送至下一節點；S300，對批編碼的內碼進行物理層與網絡層的聯合解碼，生成包含多個第二數據包的批；S400，當網絡層接收到批時，檢測當前節點是否為目的節點，如果不是目的節點，則進行步驟S220，如果是目的節點則進行步驟S500；S500，對接收到的多個批進行聯合解碼，恢復數據文件。