随机网络编码和自动重传请求联合的自适应差错控制方法技术

本发明专利技术公开了一种网络编码和自动重传请求联合的自适应差错控制方法，该方法在源发送端和目标接收端间建立数据传输链路，视频传输源节点对获取的视频数据分成若干块，每块视频数据中含有ｈ个数据包，将每个数据块中的数据包进行随机网络编码生成编码数据包发送出去。目标接收节点对接收的编码数据包进行网络编码解码，再判断接收的编码数据包是否被恢复成原始数据块，发送反馈信息包给视频源节点，要求源节点根据反馈信息，调节发送编码数据包个数，实现传输链路自适应性差错控制。该方法能根据当前网络链路的条件，发送节点通过调节发送的编码包个数，现实网络的无差错传输；减少数据传输的冗余，节约网络资源，提高整个网络的传输可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种随机网络编码和自动重传请求(ARQ)联合的自适应差错控 制方法，主要是通过多媒体视频网络中自动重传请求(ARQ)估计网络链路状态，利用网络 编码技术来实现传输链路的可靠传输。
技术介绍
与传统数据网络相比，多媒体视频网络中可以采集、处理大量的视频数据，能够获 取信息量丰富的视频、图像等多媒体信息，使得整个网络系统可以提供更加丰富的服务种 类。这些应用对现有宽带多媒体网络的承载能力提出了挑战。如何保证视频传输质量和提 高网络传输的可靠性是视频传输网络重要的研究热点。受信道时变和突发错误的影响，网络传输可靠性一直制约着多媒体视频网络的发 展。主要的通信网络传输错误是由传输丢包所造成的，传统的传输差错控制主要有以下两 种方式自动重传请求(ARQ)和前向纠错(FEC)。ARQ是采用反馈重传机制，源端的发送节 点在收到反馈信息后来决定是否重发数据，这样的重传机制不能适应视频这类时间敏感性 强的数据传输。FEC则是加入冗余数据包来解决网络丢包问题。显然，在源节点加入的冗余 信息包越多，目的节点越能成功恢复原始数据包。但是当网络中链路丢包率很低时，加入过 多的冗余信息包势必会造成网络资源的浪费。FEC大多数被运用在每条链路上，为了实现整 个过程的无错传输，中继节点都需要完成视频数据的解码和编码，这种功率消耗很大，不能 被应用到大规模的多媒体视频网络中，尤其是在无线传感器网络中。另外FEC的纠错机制 一旦选定了某种或几种编码码字就不能随意改变，不能自适应性调节FEC码字进行网络纠讲T曰o
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对如何提高目前多媒体视频网络传输可靠性问题，提供了 一 种，该方法能提高整个多媒体视 频网络传输的可靠性。为达到上述目的，本专利技术的构思是在源发送端和目标接收端间建立数据传输链 路，视频传输源节点对所获取的视频数据分成块，每块视频数据中含有h个数据包，将每个 数据块中的数据包进行随机网络编码生成编码数据包发送出去。目标接收节点对所接收的 编码数据包进行网络编码解码，再判断所接收的编码数据包是否被恢复原始数据块，并发 送反馈信息包给视频源节点，上述的反馈信息包为ACK确认信号或NACK请求信号，要求源 节点根据反馈信息包，实现传输链路状态的自适应性差错控制。根据上述专利技术构思，本专利技术 采用下述技术方案一种，该方法具体步骤 如下步骤1 初始化，源节点采集视频数据，并将视频数据分块，每块数据包含h个数据包，依次发送每个数据块；步骤2 源节点对数据块中的数据包进行随机网络编码，将h个数据包编码生成η 个编码数据包；步骤3 源节点通过传输链路发送编码数据包；步骤4 目的节点接收到源节点发送来的h'个编码数据包，进行解码恢复原始数 据，判断接收到的数据包h'个数是否大于解码所需数据包h个数，S卩，是否满足h' ^h 若达到，即，h'彡h，则转至步骤5，若未达到，S卩，h' <h，转至步骤9;步骤5 目的节点发送反馈信息包给源节点，反馈信息包为ACK确认信号，并告之 目的节点接收到的编码数据包个数；步骤6 源节点收到反馈信息包，反馈信息包为ACK确认信号，判断数据块是否发 送完毕？若数据块没有发送完毕，则继续发送下一个数据块，若数据块发送完毕，否则结束 发送；步骤7 源节点计算连续收到反馈信息包个数，反馈信息包为ACK确认信号，判断 收到ACK确认信号个数是否超过预设门限个数m ？若ACK确认信号个数未超过预设门限个 数m，则保持发送上一次发送的编码数据包个数，转至步骤2，请求继续发送数据，若ACK确 认信号个数超过预设门限个数m，则转步骤8，请求减少发送编码数据包个数；步骤8 源节点根据ACK信号反馈的链路状态，要求减少发送的编码数据包个数η =η · h/h'，清零ACK确认信号计数，转至步骤2，请求继续发送数据；步骤9 目的节点发送反馈信息包给源节点，反馈信息包为NACK请求信号，并告之 目的节点接收到的数据包h'个数，要求增加发送编码数据包个数；步骤10 源节点收到反馈信息包，反馈信息包为NACK请求信号，判断是否有待发 送的数据块，若没有待发送的数据块，则结束发送，若有待发送的数据块，则继续发送下一 个数据块，并清零ACK确认信号计数；步骤11 源节点根据反馈信息包增加发送编码数据包个数η = η · h/h'，则返回 转至步骤2，如此循环上述步骤直到待发送的数据块发送完毕。所述的反馈信息包为ACK确认信号或NACK请求信号，其信息标识结构为由6位 (byte)信息标识组成，第1、2位是传输的数据块的标识，第3位是确定该反馈信息包是ACK 确认信号还是NACK信号的标识，第4、5位是反馈目的节点所接收到的编码包个数标识，用 于源节点估计链路状态，第6位是校验位的标识，用于反馈信息包自身纠错。反馈信息包的传输源节点将数据分块，一个传输单元为一个数据块，每个数据块 一个编码，目的节点将当前接收的数据块编码反馈给源节点，从而判断整个传输过程是否 完成。源节点根据第3位标识可以判断该反馈信息包的性质，并由此自适应地调节下一个 数据块发送的编码包个数。本专利技术中的与现有技 术相比较，具有的优点1，该方法根据当前网络链路的条件，发送节点通过调节发送的编码包个数，现实 网络的无差错传输；2，该方法不同于以往数据包简单复制后传输，可以避免数据传输的冗余，减少网 络资源的浪费，提高整个网络的传输可靠性。附图说明图1本专利技术的实施例中传输数据块的状态的示意图。图2本专利技术的的流程 图。图3反馈信息包的信息标识结构的示意图。图4在不同传输链路丢包率条件下要求发送的编码数据包个数与丢包率的关系 的示意图。图5本专利技术的网络传输效率与其它方法的传输效率的性能比较的示意图。图6本专利技术的传输过程中发送的编码数据包个数的自适应性的示意图。具体实施例方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的实施例作进一步详细的描述。本实施例以视频分辨率CIF352 X 288的标准测试视频序列“Coastguard”为例说 明，视频源节点将所采集的视频数据分成i个数据块(i = 1，2，3，...)，其中每一个数据块 均由h个数据包M\...Mh组成。源节点对于每个数据块中的h个数据包进行随机网络编码，生成n个编码数据包Xk = ；^！^乂风，其中 k = 1，2，...，n，gfc = (d，&2,...,^)为编码向量。一般情况下，n大于h，有n-h个冗余数据包用来应对链路的不可靠传输产生的丢包情况。编码后，源节点 将编码向量和编码数据包(Xk，gk)经传输路径同时转发出去，用于目的接收节点进行解码， 恢复原始信源。目的接收节点对所接收的编码数据包进行网络编码解码，判断所接收的编 码数据包是否能恢复原始数据块。如果接收到编码数据包能被解码恢复原始数据块，则目 标接收节点发送反馈信息包给视频源节点，反馈信息包为ACK确认信号；如果不能被解码 恢复原始数据块，则发送反馈信息包给到视频源节点，反馈信息包为NACK请求信号。源节 点根据目标接收节点反馈信息包中的NACK请求信号，在发送下一个数据块时，增加发送网 络编码数据包的个数以应对链路传输错误。当源节点连续收到多个反馈信息包后，其反馈 信息包为ACK确认信号，源节点将根据本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种随机网络编码和自动重传请求联合的自适应差错控制方法，在源发送端和目标接收端间建立数据传输链路，视频传输源节点对所获取的视频数据分成块，每块视频数据中含有ｈ个数据包，将每个数据块中的数据包进行随机网络编码生成编码数据包发送出去。目标接收节点对所接收的编码数据包进行网络编码解码，再判断所接收的编码数据包是否被恢复成原始数据块，并发送反馈信息包给视频源节点，上述的反馈信息包为ＡＣＫ确认信号或ＮＡＣＫ请求信号，要求源节点根据反馈信息包，实现传输链路状态的自适应性差错控制，该方法具体步骤如下：步骤１：初始化，源节点采集视频数据，并将视频数据分块，每块数据包含ｈ个数据包，依次发送每个数据块；步骤２：源节点对数据块中的数据包进行随机网络编码，将ｈ个数据包编码生成ｎ个编码数据包；步骤３：源节点通过传输链路发送编码数据包；步骤４：目的节点接收到源节点发送来的ｈ′个编码数据包，进行解码恢复原始数据，判断接收到的数据包ｈ′个数是否大于解码所需数据包ｈ个数，即，是否满足ｈ′≥ｈ？若达到，即，ｈ′≥ｈ，则转至步骤５，若未达到，即，ｈ′＜ｈ，转至步骤９；步骤５：目的节点发送反馈信息包给源节点，反馈信息包为ＡＣＫ确认信号，并告之目的节点接收到的编码数据包个数；步骤６：源节点收到反馈信息包，反馈信息包为ＡＣＫ确认信号，判断数据块是否发送完毕？若数据块没有发送完毕，则继续发送下一个数据块，若数据块发送完毕，否则结束发送；步骤７：源节点计算连续收到反馈信息包个数，反馈信息包为ＡＣＫ确认信号，判断收到ＡＣＫ确认信号个数是否超过预设门限个数ｍ？若ＡＣＫ确认信号个数未超过预设门限个数ｍ，则保持发送上一次发送的编码数据包个数，转至步骤２，请求继续发送数据，若ＡＣＫ确认信号个数超过预设门限个数ｍ，则转步骤８，请求减少发送编码数据包个数；步骤８：源节点根据ＡＣＫ信号反馈的链路状态，要求减少发送的编码数据包个数ｎ＝ｎ.ｈ／ｈ′，清零ＡＣＫ确认信号计数，转至步骤２，请求继续发送数据；步骤９：目的节点发送反馈信息包给源节点，反馈信息包为ＮＡＣＫ请求信号，并告之目的节点接收到的数据包ｈ′个数，要求增加发送编码数据包个数；步骤１０：源节点收到反馈信息包，反馈信息包为ＮＡＣＫ请求信号，判断是否有待发送的数据块，若没有待发送的数据块，则结束发送，若有待发送的数据块，则继续发送下一个数据块，并清零ＡＣＫ确认信号计数；步骤１１：源节点根据反馈信息包增加发送编码数据包个数ｎ＝...

【技术特征摘要】
一种随机网络编码和自动重传请求联合的自适应差错控制方法，在源发送端和目标接收端间建立数据传输链路，视频传输源节点对所获取的视频数据分成块，每块视频数据中含有h个数据包，将每个数据块中的数据包进行随机网络编码生成编码数据包发送出去。目标接收节点对所接收的编码数据包进行网络编码解码，再判断所接收的编码数据包是否被恢复成原始数据块，并发送反馈信息包给视频源节点，上述的反馈信息包为ACK确认信号或NACK请求信号，要求源节点根据反馈信息包，实现传输链路状态的自适应性差错控制，该方法具体步骤如下步骤1初始化，源节点采集视频数据，并将视频数据分块，每块数据包含h个数据包，依次发送每个数据块；步骤2源节点对数据块中的数据包进行随机网络编码，将h个数据包编码生成n个编码数据包；步骤3源节点通过传输链路发送编码数据包；步骤4目的节点接收到源节点发送来的h′个编码数据包，进行解码恢复原始数据，判断接收到的数据包h′个数是否大于解码所需数据包h个数，即，是否满足h′≥h？若达到，即，h′≥h，则转至步骤5，若未达到，即，h′＜h，转至步骤9；步骤5目的节点发送反馈信息包给源节点，反馈信息包为ACK确认信号，并告之目的节点接收到的编码数据包个数；步骤6源节点收到反馈信息包，反馈信息包为ACK确认信号，判断数据块是否发送完毕？若数据块没有发送完毕，则继续发送下一个数据块，若数据块发送完毕，否则结束发送；步骤7源节点计算连续收到反馈信息包个...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹君妮，谭冲，汪敏，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]