一种基于网络编码的抗干扰传输方法技术

技术编号:19704894 阅读:66 留言:0更新日期:2018-12-08 15:01
本发明专利技术公开了一种基于网络编码的抗干扰传输方法,包括:(1)从待传输的以太网帧中获取原始数据信息;(2)将原始数据信息拆分为多个切片,并将多个切片经过网络编码形成多个网络编码切片;(3)将网络编码切片的头部添加网络层协议报头、传输层协议报头、网络编码标识头、切片总数量、当前网络编码切片序号和网络编码序号,在尾部添加帧校验数据,形成网络编码数据帧;(4)依照最小宽带准则或最小延时准则,选取优选链路;(5)采用所述优选链路对网络编码数据帧进行传输。本发明专利技术能够在链路误帧率很高的情况下极大地提升信息正确接收概率,确保信息可靠接收。

【技术实现步骤摘要】
一种基于网络编码的抗干扰传输方法
本专利技术涉及通信
,尤其涉及一种基于网络编码的抗干扰传输方法。
技术介绍
战术通信环境以无线传输为主,信道环境的高动态、弱连接、开放性等DIL(DynamicIntermittentLink)特性导致信息传输不稳定、不可靠且易受敌方干扰和截获。战术通信环境的抗干扰传输技术包含信号层、网络层、信息层等多个层面的处理,通过系统化、体系化的综合运用,达到作战信息在战术通信环境下可靠传输的目的。信号层的处理手段包括跳频、跳时、定向波束、码分多址等空、时、频、码域的处理技术;网络层的处理手段包括报文重传、断点续传、重路由、多路径等处理技术;信息层的处理手段主要对报文进行处理,通过增加一定的冗余提升信息交付的成功率,如本文提及的网络编码技术。目前,战术通信环境下的抗干扰传输主要集中在信号层和网络层,对于信息层面的处理少有涉及。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术针对现有技术存在的问题,提供一种适用于战术通信环境下的基于网络编码的抗干扰传输方法,该方法通过将待传输的作战信息数据切片划分、网络编码、链路选择,提升作战业务数据正确接收概率,提高抗干扰能力,确保战术窄带、弱连接、强对抗通信环境下的通信保障能力。技术方案:本专利技术所述的基于网络编码的抗干扰传输方法包括:(1)从待传输的以太网帧中获取原始数据信息;(2)将原始数据信息拆分为多个切片,并将多个切片经过网络编码形成多个网络编码切片;(3)将网络编码切片的头部添加网络层协议报头、传输层协议报头、网络编码标识头、切片总数量、当前网络编码切片序号和网络编码序号,在尾部添加帧校验数据,形成网络编码数据帧;(4)依照最小宽带准则或最小延时准则,选取优选链路;(5)采用所述优选链路对网络编码数据帧进行传输。进一步的,该方法还包括:(6)采用优选链路传输的同时,还采用冗余传输和多径传输方式传输网络编码数据。进一步的,步骤(3)形成网络编码数据帧之后,将网络编码数据帧经过HARQ进行处理,再进行传输。进一步的,步骤(2)具体包括:(2-1)将原始数据信息拆分为K个切片,标记为d1,d2,…,dK;(2-2)对于K个切片,采用网络编码矩阵C进行编码,得到M个网络编码切片y1,y2,…,yM,其中,网络编码公式为:Y=DC式中,Y=(y1y2…yM),D=(d1d2…dK),网络编码矩阵C满足以下要求:元素Cij全部是整数,且Cij∈GF(28)={01…255},且C在GF(28)上满足任意K列形成的矩阵不相关。进一步的,所述网络编码矩阵C具体为一个K行M列的矩阵V或者V经过初等变换得到的矩阵,其中,矩阵V具体为:式中,q1,q2,...,qM为互不相同的实数。进一步的,步骤(3)中的网络编码数据帧的帧格式具体为:窄带网络编码数据帧格式如下表:CHNCHFNFseqNseqCodedFDUFCS宽带网络编码数据帧格式如下表:IPHUDPHNCHFNFseqNseqCodedFDUFCS其中,CH表示窄带通信环境下的帧头;NCH表示网络编码标识头,长度1个字节;FN表示切片总数量,长度1个字节;FSeq表示当前网络编码切片序号序号,长度1个字节;NSeq表示网络编码序号,即原始数据信息的报文序号,长度1个字节;CodedFDU表示网络编码切片的具体数据,长度为S字节;IPH表示宽带通信环境下的IP头;UDPH表示宽带通信环境下的UDP头;FCS表示帧校验,长度为2字节。进一步的,步骤(4)中采用最小宽带准则选取优选链路的具体步骤为:将所有出口链路按照效用度量E从大到小排序,将传输数据的带宽需求从第1条链路开始分配,直至到第m条链路分配完毕,其中,前m条链路效用度量之和大于网络编码数据帧的带宽之和。进一步的,步骤(4)中采用最小延时准则选取优选链路的具体步骤为:将所有出口链路按照效用度量E从大到小排序,将传输数据的带宽需求按比例分配到所有出口链路之上。其中,所述出口链路的效用度量E的计算公式为:式中,p=1-γn,γ表示误帧率,n表示重传次数,R表示链路带宽。有益效果:本专利技术与现有技术相比,其显著优点是:(1)面向作战信息的应用层抗干扰处理技术,与传统抗干扰技术相辅相成、互相补充;(2)以数据帧为处理单位,适用于不同传输链路、不同网络类型;(3)具备多链路综合利用能力,尤其适用于固定指挥所、机动指挥所等具有多出口链路的应用场景;(4)编码效率和编码效能灵活可变,可方便构造[1/2~1)范围内不同效率的网络编码方案。附图说明图1为本专利技术提供的基于网络编码的抗干扰传输方法的流程示意图;图2为网络编码数据帧的格式示意图;图3为网络编码系统性能比较图;图4为网络编码效率50%时正确接收概率示意图;图5为网络编码平均延时示意图。具体实施方式本实施例提供了一种基于网络编码的抗干扰传输方法,如图1所示,包括如下步骤:(1)从待传输的以太网帧中获取原始数据信息。(2)将原始数据信息拆分为多个切片,并将多个切片经过网络编码形成多个网络编码切片。网络编码时,设待传输的原始数据长度为L0,网络编码支持的数据切片长度为S,则一个原始数据可以拆分成K=L0/S个数据切片,为d1,d2,…,dK。假设经过冗余编码,形成M个长度为S的数据切片,为y1,y2,…,yM,则编码的效率为K/M。编码方案如下:yi=ci1d1+ci2d2+…+ciKdK=(d1d2…dK)(ci1ci2…ciK)T,i=1,2,…,K,即每一个编码后的数据帧切片均由所有原始切片线性组合而成。理想的网络编码希望达到如下的性能:A编码效率尽可能高;B接收端正确接收任何k个编码数据切片,均可以正确解码原始数据帧;C原始数据的传输延时最小。令Y=(y1y2…yM),则其中D=(d1d2…dK)为S×K维矩阵,C为K×M维(K<M)网络编码矩阵,每一列对应一次网络编码的线性组合权值向量。显然,如果想要完全恢复原始数据帧,要求矩阵C的任意K列形成的矩阵不相关。此时其中为Y对应的K列形成的矩阵。如果没有任何约束,C可以取自张成K维空间的M个均匀分布的向量,类似于码本空间矢量。由于对数据帧的运算限制在GF(28)上,故C的元素必须全部是整数,满足Cij∈GF(28)={01…255},且C必须在GF(28)上满足任意K列形成的矩阵不相关。Vandermonde矩阵符合以上要求,给定一个向量q=(q1q2…qM),其构造方法如下:当取向量q=(12…16)时,8×16维网络编码矩阵如表1所示:表1GF(28)域编码矩阵11111111111111111234567891011121314151614516172021646568698081848529181564851201075811514622123118612736205116172928131220520422122020820919219376132511161084636382261215169116244591801648520519322825245161101461916224110014311282551922698206117192687987431993824据此可以得到一个普适的网络编码方案,它由不同Galois域的Vandermond本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于网络编码的抗干扰传输方法,其特征在于该方法包括:(1)从待传输的以太网帧中获取原始数据信息;(2)将原始数据信息拆分为多个切片,并将多个切片经过网络编码形成多个网络编码切片;(3)将网络编码切片的头部添加网络层协议报头、传输层协议报头、网络编码标识头、切片总数量、当前网络编码切片序号和网络编码序号,在尾部添加帧校验数据,形成网络编码数据帧;(4)依照最小宽带准则或最小延时准则,选取优选链路;(5)采用所述优选链路对网络编码数据帧进行传输。

【技术特征摘要】
1.一种基于网络编码的抗干扰传输方法,其特征在于该方法包括:(1)从待传输的以太网帧中获取原始数据信息;(2)将原始数据信息拆分为多个切片,并将多个切片经过网络编码形成多个网络编码切片;(3)将网络编码切片的头部添加网络层协议报头、传输层协议报头、网络编码标识头、切片总数量、当前网络编码切片序号和网络编码序号,在尾部添加帧校验数据,形成网络编码数据帧;(4)依照最小宽带准则或最小延时准则,选取优选链路;(5)采用所述优选链路对网络编码数据帧进行传输。2.根据权利要求1所述的基于网络编码的抗干扰传输方法,其特征在于:还包括:(6)采用优选链路传输的同时,还采用冗余传输和多径传输方式传输网络编码数据。3.根据权利要求1或2所述的基于网络编码的抗干扰传输方法,其特征在于:步骤(3)形成网络编码数据帧之后,将网络编码数据帧经过HARQ进行处理,再进行传输。4.根据权利要求1所述的基于网络编码的抗干扰传输方法,其特征在于:步骤(2)具体包括:(2-1)将原始数据信息拆分为K个切片,标记为d1,d2,…,dK;(2-2)对于K个切片,采用网络编码矩阵C进行编码,得到M个网络编码切片y1,y2,…,yM,其中,网络编码公式为:Y=DC式中,Y=(y1y2…yM),D=(d1d2…dK),网络编码矩阵C满足以下要求:元素Cij全部是整数,且Cij∈GF(28)={01…255},且C在GF(28)上满足任意K列形成的矩阵不相关。5.根据权利要求4所述的基于网络编码的抗干扰传输方法,其特征在于:所述网络编码矩阵C具体为一个K行M列的矩阵V或者V经过初等变换得到的矩阵,其中,矩阵V具体为:式...

【专利技术属性】
技术研发人员:许道峰田少鹏樊县林
申请(专利权)人:中国电子科技集团公司第二十八研究所
类型:发明
国别省市:江苏,32

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