[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

本發明屬于多跳無線網絡的TCP技術領域，涉及一種基于噴泉碼的Semi?TCP分組批量確認回復方法。該方法包括：①、在Semi?TCP的發送端和接收端在收發TCP分組時，通過對傳輸層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，從而在確保可靠性傳輸的同時壓縮ACK分組的發送數量，減少正反向數據流對無線信道的競爭，提高網絡的吞吐量性能；②、對整個數據塊進行ACK回復，可以有效減小反向ACK對正向數據流的競爭；③、預估接收端譯碼所需的發送端發送編碼分組數，在發送端實際發送編碼分組數超過預估值后進行延時降速發送，防止因反向的ACK分組無法得到及時回傳而造成的網絡資源浪費。

技術領域

本發明涉及多跳無線網絡的TCP(Transmission Control Protocol，傳輸控制協議)技術領域，具體涉及一種用于準TCP，即Semi-TCP的分組批量確認回復方法。

背景技術

在無線網絡中，TCP經常會誤判網絡的擁塞情況，導致它的性能表現并不理想。對于有線網絡而言，數據包的丟失通常意味著網絡發生了擁塞。然而對無線網絡而言，還有許多其它造成丟包的原因，如無線信道的高誤碼率、信道的競爭與沖突，以及由于終端移動所造成的路徑不可達。無線網絡頻繁的丟包將會阻止TCP擁塞窗口的增大，導致發送速率始終維持在較低水平，因而大大降低網絡的吞吐量。

Semi-TCP是針對無線網絡改進方案的其中一種。大多數的改進方案對原來的TCP協議改變不大，仍是在傳輸層進行網絡的擁塞控制，這限制了它們性能的進一步提高。而Semi-TCP則將擁塞控制功能從傳輸層搬到了MAC層，從而實現了跨層的逐跳擁塞控制。Semi-TCP采用檢測網絡節點自身緩存占用率的方法來判斷網絡是否發生了擁塞，并對傳輸的速率進行相應的調整。當網絡發生擁塞的時候，發生擁塞的節點將檢測出自身的擁塞狀況，并逐跳地將擁塞信息反饋到源端，從而實現對擁塞的控制。

由于Semi-TCP對擁塞的判斷標準不再是擁塞窗口，即不再依賴于ACK，而用于確認回復的ACK也在消耗著網絡資源。因此如果能對ACK進行壓縮，將能有效地提高網絡的吞吐量。現有的壓縮ACK做法是自適應確認分組延遲發送，它能有效提高網絡的吞吐量，但也存在一定的缺陷：正向數據流一直較大，接收端難以及時回傳反向的ACK，發送端難以及時得知丟包信息，因此無法及時重傳丟失的數據包，導致不連續的數據包在收發雙方的緩存大量地累積。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種基于噴泉碼的Semi-TCP分組批量確認回復方法。本發明通過劃分數據塊進行噴泉碼編譯碼，壓縮ACK分組的發送數量，從而減小反向流對無線信道的競爭，同時通過預估和延時降速發送，防止正向數據流一直過大導致反向ACK無法及時傳輸，有效減輕網絡資源的浪費現象。

本發明采用如下技術方案實現：

基于噴泉碼的Semi-TCP分組批量確認回復方法，包括：

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；