CN101631006A

CN101631006A - 数据传送系统及传送方法

Info

Publication number: CN101631006A
Application number: CN200810133924A
Authority: CN
Inventors: 吕继萍; 吉内英也
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2008-07-15
Filing date: 2008-07-15
Publication date: 2010-01-20
Also published as: JP2010028811A; US20100017673A1

Abstract

本发明是一种数据传送系统和传送方法，该传送系统能够可靠地组播传送数据，包括：服务器，通过网络向终端发送数据；网络，连接上述服务器和多个终端；以及多个终端，上述终端具有：网络接口单元，连接于网络，通过网络与其他终端或服务器进行通信；存储单元，存储接收到的数据及数据丢失的信息；检测单元，检测接收到的数据是否有丢失或损坏；以及控制单元，当所述检测单元检测到从所述服务器接收的数据中有数据丢失或损坏时，上述控制单元控制上述网络接口单元向其他终端组播发送修复请求消息，当其他终端中没有被请求的数据时，上述控制单元控制上述网络接口单元向服务器发送修复请求消息。

Description

数据传送系统及传送方法

技术领域

本发明涉及一种数据传送系统及传送方法，特别涉及一种视频点播系统中减少服务器传送负担的客户机终端数据传送系统及传送方法。

背景技术

在视频点播系统中，当客户机终端点播节目时，向服务器发送数据请求消息，服务器根据该请求消息通过组播向多个终端发送相同数据时，只需发送一份数据拷贝。但是，当前许多应用使用不可靠的组播协议进行信息分发。

对于某些应用来说，要求所有的终端都能接收到完整的数据。为了实现可靠的组播数据传送，一个常用的方法是当终端检测到有数据损坏或丢失时，便向服务器发送数据丢失报告消息。然而该方法需要服务器处理大量的数据丢失报告消息，对同一个数据进行多次重传，从而消耗了大量的资源和带宽。

当前已提出了多种减少数据重传的系统和方法。例如，美国专利7,289,500“可靠组播数据传输方法和系统”提出的可靠组播数据传送系统中，服务器通过组播信道向终端发送数据，而终端通过控制信道向服务器反馈数据损坏或丢失报告。为了减少数据重传，服务器合并终端的重传请求后，再把修复数据通过组播信道进行重传。

该方法减少了从服务器到终端的数据重传，但它没有减少从终端到服务器的相同重传请求，大量的相同重传请求消耗了服务器资源，占用了带宽。

因此需要一种方法减少从终端到服务器的重传请求，避免相同的重传请求同时到达服务器引起的重传请求爆炸问题。

发明内容

本发明的目的在于解决上述问题，提供一种数据传送系统，该传送系统能够可靠地组播传送数据，包括：服务器，通过网络向终端发送数据；网络，连接上述服务器和多个终端；以及多个终端，上述终端具有：网络接口单元，连接于网络，通过网络与其他终端或服务器进行通信；存储单元，存储接收到的数据及数据丢失的信息；检测单元，检测接收到的数据是否有丢失或损坏；以及控制单元，当所述检测单元检测到从所述服务器接收的数据中有数据丢失或损坏时，上述控制单元控制上述网络接口单元向其他终端组播发送修复请求消息，当其他终端中没有被请求的数据时，上述控制单元控制上述网络接口单元向服务器发送修复请求消息。

本发明还提供了一种数据传送系统的数据传送方法，能够可靠地组播传送数据，上述数据传送系统包括服务器、网络以及多个终端，该数据传送方法包括以下步骤：服务器通过网络向多个终端组播发送数据；终端检测接收的数据是否有丢失或损坏；检测到数据有丢失或损坏时，上述终端向其他终端组播发送修复请求消息；上述终端接收到从其他终端发送来的数据时，修复丢失或损坏的数据；经过规定的时间后没有收到其他终端发来的数据时，上述终端向服务器发送修复请求消息；以及上述终端接收服务器通过组播重传的数据，修复丢失或损坏的数据。

上述系统和方法减小了终端发到服务器的修复请求消息，从而避免了由于大量终端同时向服务器发送修复请求消息而引起的修复请求爆炸问题。

本发明还提供了一种终端，包括：网络接口单元，连接于网络，通过网络与其他终端或服务器进行通信；存储单元，存储接收到的数据及数据丢失的信息；检测单元，检测接收到的数据是否有丢失或损坏；以及控制单元，当所述检测单元检测到从服务器接收到的数据中有数据丢失或损坏时，控制上述网络接口单元向其他终端组播发送修复请求消息，当其他终端中没有被请求的数据时，控制上述网络接口单元向服务器发送修复请求消息。

附图说明

图1是表示本发明的数据传送系统的配置图。

图2A是表示本发明的数据传送系统中服务器的系统架构图。

图2B是表示服务器中数据修复请求数据库的文件记录示意图。

图3A是表示本发明的终端系统架构图。

图3B是表示本发明的终端中数据丢失记录数据库的文件记录示意图。

图4A-D是表示终端请求数据修复的各种信令流图。

图5是表示服务器接收并处理终端修复请求的流程图。

图6A是表示终端接收数据并做完整性检测的流程图。

图6B是表示终端接收并处理修复请求的流程图。

图6C是表示终端对丢失记录进行生存期检测的流程图。

图7是表示数据发送格式和修复请求消息格式的示意图。

具体实施方式

为了全面理解本发明，下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细阐述。

图1是表示本发明的数据传送系统的配置图。。该系统包含服务器1，多个终端2和网络3。网络3包含路由器304和其它网络设备，支持单播和组播协议。服务器1和多个终端2通过网络3连接。服务器1通过不可靠的组播协议向多个终端2发送数据，终端2通过可靠的单播协议向服务器1发送重传请求。

图2A是表示本发明的数据传送系统中服务器的系统架构图。服务器1由网络接口10、处理单元(CPU)12、存储单元14、修复处理单元16和连接各部分的总线18构成。网络接口10包括修复请求监听模块101和数据发送模块103。修复请求监听模块101监听修复请求消息及相关控制消息。数据发送模块103向终端发送数据。存储单元14中的数据存储模块141存储发送数据，修复请求数据库143记录来自终端的修复请求信息。修复处理单元16处理终端的修复请求。数据包查找模块161查找需要重传的数据块，确定单播或组播发送数据模块163根据重传请求次数，决定通过可靠的单播发给该终端，或通过组播发送给所有的终端。图2B是表示服务器中数据修复请求数据库的文件记录示意图。修复请求数据库143中的修复请求列表1431包含文件标识14311、序列号14313、终端标识14315和重传次数14317表项。文件标识14311唯一地标识一个文件，序列号14313指定了需要重传的数据在该文件中的位置。终端标识14315唯一地标识一个终端，可以是终端的IP地址或MAC地址。重传次数14317记录向该终端重传该数据的次数。

图3A是表示本发明的终端系统架构图。图3B是表示本发明的终端中数据丢失记录数据库的文件记录示意图。本发明的终端2包含网络接口单元20、CPU22、存储单元24、检测单元26、控制单元30以及连接各部件的总线28构成。网络接口单元20中的修复请求发送/接收模块201向其它终端或服务器发送修复请求，同时接收并处理其它终端发来的修复请求消息。数据发送/接收模块203向其它终端2转发被请求的数据，接收来自服务器1或其它终端2的数据。存储单元24中的数据存储模块241存储接收到的数据。数据丢失记录数据库模块243记录数据丢失信息。检测单元26对收到的数据进行完整性检测，并修复丢失或损坏的数据。数据错误/丢失检测模块261检查接收到的数据是否正确，是否有数据丢失，同时将错误或丢失的数据信息记录在数据丢失记录数据库243中，并且修复请求消息发送模块262向服务器或其它终端发送修复请求消息来修复丢失或错误的数据。修复请求消息处理模块263处理其它终端发来的修复请求消息，查找是否有其它终端请求的数据，如果有，则向其它终端转发修复数据。

数据丢失记录数据库243中的数据丢失记录列表2431包含文件标识24311，序列号24313，生存期24315，修复请求已发送次数24317，修复请求收到的次数24319，收到的修复请求确认24321和组播地址K24323表项。文件标识24311唯一地标识一个文件。序列号24313标记丢失的数据在文件中的位置。生存期24315记录触发修复请求发送事件的时间。修复请求已发送次数24317记录该终端已经发送过多少次对该数据的修复请求消息。修复请求收到的次数24319记录已经接收到的其它终端发来的对该数据的修复请求次数。收到的修复请求确认24321记录该终端是否已收到其它终端发送的修复请求确认消息。组播地址K24323记录发送修复请求消息所使用的组播地址。

图4A-D是表示终端请求数据修复的各种信令流图。图4A显示了终端21从它的临近终端22获得修复数据的信令流图。服务器1通过组播向终端发送数据(S101)，当终端21检测到有数据丢失时(S103)，便通过组播向其它终端发送修复请求消息(S107)，收到修复请求的终端22和299如果有请求的数据，且没有收到其它终端的修复请求确认消息，便通过组播回复修复请求确认消息(S110及S111)。终端21向第一个发来修复请求确认消息(S110)的终端22通过单播回复数据请求消息(S113)，收到数据请求消息(S113)的终端22通过组播向终端21和其它终端转发修复数据(S116)。

图4B显示了终端从其它远端终端获得修复数据的信令流图。服务器1通过组播向终端发送数据(S201)。当终端21检测到有数据丢失时(S202)，通过组播发送修复请求消息(S204)，路由器304收到修复请求消息，检查跳数(S205)，如果跳数值大于1，则将跳数值减1，并向其它链路转发修复请求消息(S207)，其它链路的终端2101如果有请求的修复数据，通过组播回复修复请求确认消息(S210)，路由器304转发该修复请求确认消息(S213)给终端21和其它终端，于是终端21向终端2101发送数据请求消息(S215)，路由器304将该数据请求消息转发给终端2101(S216)，终端2101通过组播转发修复数据(S222)，路由器304将修复数据转发给终端21和其它终端(S225)。

图4C显示了终端从服务器获得修复数据的信令流图。服务器1通过组播向终端发送数据(S301)，当终端21检测到有数据损坏或丢失时(S302)，通过组播向其它终端发送修复请求消息(S304)，路由器304收到该修复请求消息，检查跳数(S305)，如果跳数值大于1，则将跳数值减1，然后向其它网段转发修复请求消息(S307)，当等待时间超时(S310)，终端21仍没有收到修复请求确认消息，便向服务器1发送修复请求消息(S313)，服务器1收到该修复请求消息后，通过组播重传修复数据(S316)。

图4D显示了终端通过可靠的单播获得修复数据的信令流图。从S401到S413的消息流程与图4C的S301到S313的消息流图相同。当终端21等待超时后(S416)，仍没有收到服务器1发来的正确的修复数据，便再次向服务器1发送修复请求消息(S419)，当服务器1收到来自相同终端的相同修复请求消息超过1次，便通过可靠的单播向该终端发送修复数据(S422)，终端21将收到的修复数据通过组播向其它终端转发(S423)。

图5是表示服务器接收并处理终端修复请求的流程图。服务器向终端传输数据(F101)，并监听终端的反馈消息(F104)。当服务器接收到终端的修复请求消息(F107)，找到需要重传的数据(F110)，并检查修复请求数据库143，查看该终端第几次发送对该数据的修复请求(F113)，如果是第一次，服务器通过组播将请求数据进行重传(F116)，之后结束(F119)，否则将修复数据通过单播发送给该终端(F125)。

图6A是表示终端接收数据并做完整性检测的流程图。终端准备好接收数据(F201)。接收到数据后(F204)，首先进行循环冗余校验CRC(F207)，如果结果不正确，丢弃该数据包(F263)，否则进一步检查该数据的序列号，如果序列号等于下一个期待数据的序列号(F210)，则保存数据，并将下一个序列号加1(F237)，如果序列号大于下一个序列号(F216)，意味着有数据丢失，于是终端记录丢失数据的序列号(F219)，为丢失数据预留存储空间(F222)，存储接收到的数据(F225)，然后检查是否收到其它终端发送的对该丢失数据的修复请求消息(F228)，如果没有收到，便向其它终端发送修复请求消息(F231)，否则，增加该丢失记录的生存期，将下一个数据包的序列号加1(F237)，如果收到数据包的序列号不大于或等于下一个数据包的序列号，意味着收到的是重传数据，首先判断是否有该数据的丢失记录(F243)，如果没有对该数据的丢失记录，则忽略该数据，否则，进一步检查该数据是否发自服务器，并通过单播发送(F246)，如果是，则将该数据通过组播转发给其它终端(F251)，删除该丢失记录(F254)，否则直接删除该丢失记录(F254)，最后保存该修复数据(F257)，结束该数据接收过程(F240)。

图6B是表示终端接收并处理修复请求的流程图。终端接收到修复请求类消息(F304)，首先判断是修复请求消息(F307)，修复请求确认消息(F334)，还是数据请求消息(F346)。如果是修复请求消息，查找是否有需要的的数据(F310)，如果有，进一步查看是否收到对该修复请求的确认消息(F313)。如果没有收到，通过组播回复修复请求确认消息(F316)，否则，记录该修复请求消息信息(F325)，如果收到的是修复请求确认消息(F334)，进一步确定是否是第一个回复的修复请求确认消息(F337)，如果是，查看是否发送过对该数据的修复请求消息(F340)，如果发送过，则通过单播回复数据请求消息(F343)，如果收到的是数据请求消息(F346)，查看是否有请求的数据(F349)，如果有，则通过组播将请求的数据发送给其它终端(F352)，然后结束对该消息的处理过程(F319)。

图6C是表示终端对丢失记录进行生存期检测的流程图。终端检查丢失记录的生存期(F404)，如果某丢失记录的生存期已到期(F407)，确认修复请求发送次数是否小于最大重发次数(F410)，如果小于，向服务器发送修复请求，将修复请求发送次数加1(F413)，否则不再发送修复请求而结束(F416)。

图7是表示数据发送格式和修复请求消息格式的示意图。M100是数据发送格式，包括源地址M101，目的地址M104，跳数M105，包类型M107，长度M110，文件标识M113，序列号M116，数据M119和CRCM122字段。跳数M105字段指示数据经过路由器转发的次数，每转发一次，跳数值减1。包类型M107指该数据段是数据，还是消息。文件标识M113唯一标识一个文件的标识符。序列号M116指该段数据在文件中的位置。数据M119是传送的内容。CRCM122是循环冗余校验值。

M200是修复请求及相关消息格式，包括源地址M201，目的地址M204，跳数M205，包类型M207，长度M210，消息类型M213，文件标识M216和序列号M219字段。消息类型M213指定该消息是修复请求消息，修复请求确认消息，还是数据请求消息。其它字段含义同M100。

本发明的数据传送系统减少了从服务器到终端的数据重传，也减少了从终端到服务器的相同重传请求节省了带宽，避免相同的重传请求同时到达服务器引起的重传请求爆炸问题。

Claims

1、一种终端，其特征在于，包括：

网络接口单元，连接于网络，通过网络与其他终端或服务器进行通信；

存储单元，存储接收到的数据及数据丢失的信息；

检测单元，检测接收到的数据是否有丢失或损坏；以及

控制单元，当所述检测单元检测到从服务器接收到的数据中有数据丢失或损坏时，控制上述网络接口单元向其他终端组播发送修复请求消息，当其他终端中没有被请求的数据时，控制上述网络接口单元向服务器发送修复请求消息。

2、根据权利要求1所述的终端，其特征在于：

所述网络接口单元包括数据请求消息发送/接收模块和数据发送/接收模块；上述数据请求消息发送/接收模块向其他终端或服务器发送数据请求消息，接收来自其他终端的数据请求消息；上述数据发送/接收模块向其他终端转发被请求的数据，接收来自其他上述终端或服务器的数据。

3、根据权利要求2所述的终端，其特征在于：

所述存储单元包括数据存储模块和数据错误/丢失记录数据库模块，上述数据存储模块存储由上述数据发送/接收模块接收到的数据，上述数据错误/丢失记录数据库模块记录错误或丢失的数据的信息。

4、根据权利要求3所述的终端，其特征在于：

所述检测单元包括数据错误/丢失检测模块、修复请求消息发送模块和修复请求消息处理模块，上述数据错误/丢失检测模块检测接收到的数据是否正确以及是否有数据丢失，并将错误或丢失的数据的信息记录到上述数据错误/丢失记录数据库模块，上述修复请求消息发送模块向其他上述终端或服务器发送修复请求消息，上述修复请求消息处理模块接收修复请求消息并查找是否有其他终端请求修复的数据，组播回复修复请求确认消息。

5、根据权利要求4所述的终端，其特征在于：

当检测到数据有错误或丢失时，上述控制单元控制上述修复请求消息发送模块向其他上述终端组播发送上述修复请求消息；当修复请求消息处理模块接收到从其他终端发送来的修复请求消息时，查找是否有其他终端请求修复的数据，如果有请求的数据，则组播回复修复请求确认消息。

6、根据权利要求5所述的终端，其特征在于：

当修复请求消息处理模块接收到修复请求确认消息时，上述控制单元控制上述数据请求消息发送/接收模块向第一个回复修复请求确认消息的终端单播发送数据请求消息，当上述数据请求消息发送/接收模块接收到数据请求消息时，上述控制单元控制上述数据发送/接收模块将请求的数据组播给其他终端，当由上述数据错误/丢失检测模块检测到数据有错误或丢失并且修复请求消息处理模块没有接收到修复请求确认消息时，上述控制单元控制上述修复请求消息发送模块向上述服务器发送上述修复请求消息。

7、根据权利要求1-5中任意一项所述的终端，其特征在于：

在规定的时间内没有接收到来自其他终端的被请求的数据时，上述控制单元控制上述网络接口单元向服务器发送修复请求消息。

8、根据权利要求7中所述的终端，其特征在于：

在上述网络接口单元向服务器发送修复请求消息的情况下，经过规定的时间后没有收到服务器组播发送来的数据时，上述控制单元控制上述网络接口单元再次向服务器发送修复请求消息，并接收服务器单播发送来的被请求的数据。

9、一种数据传送系统，能够可靠地组播传送数据，其特征在于，包括：

服务器，通过网络向终端发送数据；

网络，连接上述服务器和多个终端；以及

多个终端，

上述终端具有：网络接口单元，连接于网络，通过网络与其他终端或服务器进行通信；存储单元，存储接收到的数据及数据丢失的信息；检测单元，检测接收到的数据是否有丢失或损坏；以及控制单元，当所述检测单元检测到从所述服务器接收的数据中有数据丢失或损坏时，上述控制单元控制上述网络接口单元向其他终端组播发送修复请求消息，当其他终端中没有被请求的数据时，上述控制单元控制上述网络接口单元向服务器发送修复请求消息。

10、根据权利要求9所述的数据传送系统，其特征在于：

上述网络具有多个支持组播的网络设备。

11、根据权利要求10所述的数据传送系统，其特征在于：

上述网络设备是路由器。

12、一种数据传送系统的数据传送方法，能够可靠地组播传送数据，上述数据传送系统包括服务器、网络以及多个终端，该数据传送方法的特征在于，包括以下步骤：

服务器通过网络向多个终端组播发送数据；

终端检测接收的数据是否有丢失或损坏；

检测到数据有丢失或损坏时，上述终端向其他终端组播发送修复请求消息；

上述终端接收到从其他终端发送来的数据时，修复丢失或损坏的数据；

经过规定的时间后没有收到其他终端发来的数据时，上述终端向服务器发送修复请求消息；以及

上述终端接收服务器通过组播重传的数据，修复丢失或损坏的数据。

13、根据权利要求12所述的数据传送方法，其特征在于：

上述终端发送修复请求消息后，向第一个回复修复请求确认消息的终端发送数据请求消息。

14、根据权利要求12所述的数据传送方法，其特征在于：

上述终端接收到其他终端发送来的修复请求确认消息时，不再发送修复请求确认消息。

15、根据权利要求12所述的数据传送方法，其特征在于：

上述终端将接收到的服务器重传的数据组播传送给其他终端。

16、根据权利要求12所述的数据传送方法，其特征在于：

在上述终端向服务器发送修复请求消息的情况下，经过规定的时间后没有收到服务器组播发送来的数据时，上述终端再次向服务器发送修复请求消息，服务器通过单播向上述终端重传数据。