[發明專利]基于噴泉碼的Semi-TCP分組批量確認回復方法

有效

• 申請號: 202010142755.0
• 申請日: 2020-03-04
• 公開（公告）號: CN111262659B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 官權升;陳煒璋
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H04L1/00
• 分類號: H04L1/00;H04L5/00;H04W28/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 林梅繁

1.基于噴泉碼的Semi-TCP分組批量確認回復方法，其特征在于，發送端和接收端通過對數據進行噴泉碼編譯碼實現對數據分組的批量確認與回復；采用的噴泉碼為Raptor碼，具體地，在發送端的噴泉碼編碼過程包括對數據分組進行糾錯碼預編碼和對預編碼后數據進行LT碼編碼兩個部分，在接收端的噴泉碼譯碼過程包括對接收到的數據分組進行LT碼譯碼和糾錯碼譯碼兩個部分；

發送端發送數據的過程包括：

(1)在需要發送數據前應用層數據劃分為若干個數據塊，并對數據塊進行編號，每個數據塊包含N個數據分組，數據塊大小N和預編碼后數據塊增加的大小K在三次握手時預先告知接收節點；最后一個數據塊通過補充空白數據分組的方式補齊到與其他數據塊相同大小；

(2)對第一個待發送的數據塊進行糾錯碼預編碼，然后在傳輸層申請緩存作為編碼區，最后將預編碼后的數據塊存入編碼區；

(3)在發送過程中預估使接收端譯碼成功所需要發送的數據分組數作為預估值M，預估值M作為檢測延時發送定時器是否需要啟動的判斷條件；

(4)當MAC層通知可以發送數據時，如果當前數據塊實際發送編碼分組數小于預估值M，則利用編碼區進行LT碼編碼生成一個新數據分組，然后將LT編碼后的新數據分組發送出去；否則將檢測延時發送定時器是否啟動，如果定時器未啟動，則利用編碼區進行LT碼編碼，然后啟動延時發送定時器，延時發送LT碼編碼后的分組；如果定時器已啟動，則不進行編碼和發送；

(5)若發送節點收到的ACK的期待接收數據塊序號比編碼區數據塊序號大，則對下一個數據塊進行預編碼，然后緩存到編碼區，并更新編碼區數據塊的塊序號；

接收端處理接收數據的過程包括：

(1)在傳輸層申請兩個緩存區，用作接收區和譯碼區；

(2)用一個變量記錄當前期待接收數據塊的塊序號，塊序號的初始值為0；

(3)每次接收到TCP分組時，若TCP分組的塊序號等于期待接收數據塊的塊序號，則將分組緩存到接收區；否則丟棄分組，并用一個計數器記錄收到過期分組的次數，當次數大于過期分組閾值時，重傳ACK并重置計數器；

(4)若接收區緩存分組數超過0.5*N，則進行LT碼譯碼，并將接收區中譯碼成功的分組緩存至譯碼區；

(5)若譯碼區譯碼成功的數據分組數小于N，則繼續接收TCP分組和譯碼；否則對譯碼區進行糾錯碼譯碼，將譯碼后的數據塊上傳至應用層，并將下一個期待接收數據塊序號寫入ACK的首部，然后對整個數據塊進行一次確認回復給發送端，同時清空接收區和譯碼區。

2.根據權利要求1所述的Semi-TCP分組批量確認回復方法，其特征在于，發送端的預估值M采用如下方法確定：

用一個計數器記錄當前已發送數據的分組數，若收到接收端回復的新ACK，則記錄此時計數器的值作為預估值M，然后重置計數器；預估值M的初始值設為1.05*N。

3.根據權利要求1所述的Semi-TCP分組批量確認回復方法，其特征在于，發送端的LT碼編碼過程包括：

(1)通過給定的度分布隨機生成一個數據分組的度degree，然后通過均勻分布隨機生成一個隨機數種子seed；

(2)以seed為種子連續生成degree個隨機數，隨機數的取值范圍為0到N+K-1的整數；

(3)讀取編碼區中在該預編碼后數據塊內排列次序對應這些隨機數的各數據分組，用它們進行異或運算生成新的數據分組；

(4)將degree、seed和當前編碼區數據塊的塊序號寫入新數據分組的TCP報頭。

4.根據權利要求1所述的Semi-TCP分組批量確認回復方法，其特征在于，發送端延時發送LT碼編碼后的分組的延時時間設置為：MAC層的數據發送時間MST，MST在每次發送MAC數據時，由收到MAC層確認ACK的時刻減去發送握手信息RTS的時刻進行計算。

5.根據權利要求1所述的Semi-TCP分組批量確認回復方法，其特征在于，數據塊大小N根據不同應用層協議進行設置。

6.根據權利要求1所述的Semi-TCP分組批量確認回復方法，其特征在于，發送端編碼區的大小與預編碼后的數據塊大小一致。