CN114422082B - 基于线性网络编码的传输控制方法、系统、装置及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于线性网络编码的传输控制方法、系统、装置及介质，包括：获取原始待发送数据；按预设的数据包个数对所述原始待发送数据进行分包得到组内的分包数据，并按预设的编码包个数对所述组内的分包数据进行编码得到组内的编码数据；所述预设的数据包个数根据链路的发送时间间隔最大值及链路的最大发送数据包个数确定，所述预设的编码包个数根据所述预设的数据包个数、接收端解码后的数据丢包率及预设的可接受丢包率确定；将所述组内的分包数据和所述组内的编码数据发送给所述接收端。本发明实施例能够降低延时、提高实时性和可靠性，可广泛应用于多媒体信息传输领域。

Description

基于线性网络编码的传输控制方法、系统、装置及介质

技术领域

本发明涉及多媒体信息传输领域，尤其涉及一种基于线性网络编码的传输控制方法、系统、装置及介质。

背景技术

在相关技术中线性网络编码的方法如下：发送方将相连的数据包进行分组，设每组数据一共有n个数据包，发送方通过线性组合的方式由数据包分组产生m个编码包，并将数据包和编码包共n+m个都发送给接收方，接收方只需收到其中n个无关的数据包或编码包便可还原出原始的n个数据包。当n或m的数值设置的不合适，将会导致延时过大或无法及时还原数据包。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的是提供一种基于线性网络编码的传输控制方法、系统、装置及介质，能够降低延时、提高实时性和可靠性。

第一方面，本发明实施例提供了一种基于线性网络编码的传输控制方法，包括以下步骤：

获取原始待发送数据；

按预设的数据包个数对所述原始待发送数据进行分包得到组内的分包数据，并按预设的编码包个数对所述组内的分包数据进行编码得到组内的编码数据；所述预设的数据包个数根据链路的发送时间间隔最大值及链路的最大发送数据包个数确定，所述预设的编码包个数根据所述预设的数据包个数、接收端解码后的数据丢包率及预设的可接受丢包率确定；

将所述组内的分包数据和所述组内的编码数据发送给所述接收端。

可选地，所述预设的数据包个数通过以下方法确定：

根据所述链路的发送时间间隔最大值确定组内的第一数据包个数；

取所述组内的第一数据包个数和所述链路的最大发送数据包个数中的较小值作为预设的数据包个数。

可选地，所述链路的发送时间间隔最大值通过以下方法确定：

根据链路传输的数据类型确定链路的发送时间间隔最大值。

可选地，所述链路的最大发送数据包个数通过以下方法确定：

根据链路的最大丢包率和最大发包速率确定链路的最大发送数据包个数。

可选地，所述预设的编码包个数通过以下方法确定：

根据链路传输的数据类型确定预设的可接受丢包率；

模拟多组数据包个数和编码包个数与接收端解码后的数据丢包率的对应关系；

根据所述对应关系及预设的数据包个数计算接收端解码后的数据丢包率小于所述预设的可接受丢包率的最小编码包个数作为预设的编码包个数。

第二方面，本发明实施例提供了一种基于线性网络编码的传输控制系统，包括：

获取模块，用于获取原始待发送数据；

编码模块，用于按预设的数据包个数对所述原始待发送数据进行分包得到组内的分包数据，并按预设的编码包个数对所述组内的分包数据进行编码得到组内的编码数据；所述预设的数据包个数根据链路的发送时间间隔最大值及链路的最大发送数据包个数确定，所述预设的编码包个数根据所述预设的数据包个数、接收端解码后的数据丢包率及预设的可接受丢包率确定；

发送模块，用于将所述组内的分包数据和所述组内的编码数据发送给所述接收端。

第三方面，本发明实施例提供了一种基于线性网络编码的传输控制装置，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上述的方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行上述的方法。

第五方面，本发明实施例提供了一种基于线性网络编码的传输控制系统，包括发送端和接收端，其中，

所述发送端，用于执行上述的方法；

所述接收端，用于接收所述发送端发送的所述组内的分包数据和所述组内的编码数据，并根据所述组内的分包数据和所述组内的编码数据还原所述原始待发送数据。

实施本发明实施例包括以下有益效果：本实施例中按预设的数据包个数对原始待发送数据进行分包得到组内的分包数据，并按预设的编码包个数对组内的分包数据进行编码得到组内的编码数据；其中，预设的数据包个数根据链路的发送时间间隔最大值及链路的最大发送数据包个数确定，预设的编码包个数根据所述预设的数据包个数、接收端解码后的数据丢包率及预设的可接受丢包率确定；因此，通过链路的发送时间间隔最大值及链路的最大发送数据包个数动态调整预设的数据包个数以降低延时、提高实时性，通过预设的数据包个数、接收端解码后的数据丢包率及预设的可接受丢包率动态控制预设的编码包个数以提高可靠性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种基于线性网络编码的传输控制系统的结构框图；

图2是本发明实施例提供的一种基于线性网络编码的传输控制方法的步骤流程示意图；

图3是本发明实施例提供的一种发送端的传输控制方法的步骤流程示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种基于线性网络编码的传输控制系统的结构框图；

图5是本发明实施例提供的一种基于线性网络编码的传输装置的结构框图；

图6是本发明实施例提供的一种发送端的传输控制方法的步骤流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。对于以下实施例中的步骤编号，其仅为了便于阐述说明而设置，对步骤之间的顺序不做任何限定，实施例中的各步骤的执行顺序均可根据本领域技术人员的理解来进行适应性调整。

如图1所示，基于线性网络编码的传输控制系统包括发送端和接收端，发送端首先将待传输的数据进行连续分组，对组内的数据分成n个数据包，并对n个数据包编码成m个编码包，发送端然后将n个数据包和m个编码包发送给接收端；接收端根据接收的n个数据包和m个编码包还原出组内的原始数据包。

下文若无特殊说明，n指数据包组内的数据包个数，m为该组内对应的编码包个数，p为当前链路的丢包率，v为数据包发送速率(单位个每秒)。

线性网络编码提高了传输的可靠性，但也存在一些缺点：1、编码包的生成存在一定的延时，此延时与数据包发送速率v成负相关、与分组中数据包的个数n成正相关。在数据包发送速率v较低且链路质量较差的情况下，编码包的延时过大，无法适应一些对数据实时性要求比较高的场景。2、编码包的生成需要大量计算并占用一定的带宽，所需的计算量与数据包发送数率v成正相关、与分组中编码包的个数m成正相关，编码包额外占用的带宽与数据包发送数率v成正相关、与分组中编码包与数据包的比例m/n成正相关。当m选取过大时，可能无法及时生成编码包且冗余率过大；当m选取过小时，则接收端可能无法收到足够的包来还原出丢失的数据包。

如图2所示，本发明实施例提供了一种基于线性网络编码的传输控制方法，应用于发送端，包括以下步骤：

S100、获取原始待发送数据。

具体地，获取原始待发送数据后，可以对连续的原始待发送数据进行标号。

S200、按预设的数据包个数对所述原始待发送数据进行分包得到组内的分包数据，并按预设的编码包个数对所述组内的分包数据进行编码得到组内的编码数据；所述预设的数据包个数根据链路的发送时间间隔最大值及链路的最大发送数据包个数确定，所述预设的编码包个数根据所述预设的数据包个数、接收端解码后的数据丢包率及预设的可接受丢包率确定。

需要说明的是，预设的数据包个数和预设的编码包个数是动态变化的，不同的链路或不同的传输业务类型有所不同。

可选地，所述预设的数据包个数通过以下方法确定：

S210、根据所述链路的发送时间间隔最大值确定组内的第一数据包个数。

具体地，记第一数据包个数n1为使得该分组内的数据包发送时间间隔小于等于T的最大值。

可选地，所述链路的发送时间间隔最大值通过以下方法确定：

S211、根据链路传输的数据类型确定链路的发送时间间隔最大值。

具体地，链路的发送时间间隔最大值根据链路传输的数据类型测量得到，如视频业务根据是否卡顿测量确定，一般在几十毫秒到几百毫秒范围内。

S220、取所述组内的第一数据包个数和所述链路的最大发送数据包个数中的较小值作为预设的数据包个数。

具体地，取数据包个数n为n1及链路的最大发送数据包个数N中的较小值。

可选地，所述链路的最大发送数据包个数通过以下方法确定：

S221、根据链路的最大丢包率和最大发包速率确定链路的最大发送数据包个数。

具体地，最大发送数据包个数根据最大丢包率、最大发包速率和发送端算力共同确定，取为不让发送端的CPU过载的最大数据包个数。

可选地，所述预设的编码包个数通过以下方法确定：

S230、根据链路传输的数据类型确定预设的可接受丢包率。

具体地，预设的可接受丢包率P根据实际应用情况确定，一般情况下，0<P<1，本实施例不做具体限制。

S240、模拟多组数据包个数和编码包个数与接收端解码后的数据丢包率的对应关系。

具体地，接收端解码后的数据丢包率f(n,m)，在选定n，m时，基于伪随机数模拟丢包，使用进行大量的编码实验，最终得出f(n,m)近似值。

S250、根据所述对应关系及预设的数据包个数计算接收端解码后的数据丢包率小于所述预设的可接受丢包率的最小编码包个数作为预设的编码包个数。

具体地，取编码包个数m为使得f(n,m)<P的最小值。

S300、将所述组内的分包数据和所述组内的编码数据发送给所述接收端。

需要说明的是，分组信息记录在编码包的头部中，接收端的解码模块根据编码包提供的分组信息，在数据包尚未全部接收且可以还原出全部数据包时还原出全部数据包。

参阅图3，在一个具体的实施例中，发送端的工作过程如下：获取待发送的原始数据包，将原始数据包标记上序号，将带序号的数据包输入到编码模块中，当编码模块中数据包的发送时间间隔大于组内数据包发送时间间隔最大值T，确定数据包个数n和编码包个数m，生成编码包，将将编码包和数据包发送给接收端；当编码模块中数据包的发送时间间隔不超过组内数据包发送时间间隔最大值T，超时等待新数据包的到来。

实施本发明实施例包括以下有益效果：本实施例中按预设的数据包个数对原始待发送数据进行分包得到组内的分包数据，并按预设的编码包个数对组内的分包数据进行编码得到组内的编码数据；其中，预设的数据包个数根据链路的发送时间间隔最大值及链路的最大发送数据包个数确定，预设的编码包个数根据所述预设的数据包个数、接收端解码后的数据丢包率及预设的可接受丢包率确定；因此，通过链路的发送时间间隔最大值及链路的最大发送数据包个数动态调整预设的数据包个数以降低延时、提高实时性，通过预设的数据包个数、接收端解码后的数据丢包率及预设的可接受丢包率动态控制预设的编码包个数以提高可靠性。

如图4所示，本发明实施例提供了一种基于线性网络编码的传输控制系统，应用于发送端，包括：

获取模块，用于获取原始待发送数据；

编码模块，用于按预设的数据包个数对所述原始待发送数据进行分包得到组内的分包数据，并按预设的编码包个数对所述组内的分包数据进行编码得到组内的编码数据；所述预设的数据包个数根据链路的发送时间间隔最大值及链路的最大发送数据包个数确定，所述预设的编码包个数根据所述预设的数据包个数、接收端解码后的数据丢包率及预设的可接受丢包率确定；

发送模块，用于将所述组内的分包数据和所述组内的编码数据发送给所述接收端。

可见，上述方法实施例中的内容均适用于本系统实施例中，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。

如图5所示，本发明实施例提供了一种基于线性网络编码的传输控制装置，应用于发送端，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现上述的方法。

可见，上述方法实施例中的内容均适用于本装置实施例中，本装置实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。

此外，本申请实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，计算机程序产品或计算机程序存储在计算机可读存介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机程序，处理器执行该计算机程序，使得该计算机设备执行上述的方法。同样地，上述方法实施例中的内容均适用于本存储介质实施例中，本存储介质实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。

参阅图1，本发明实施例提供了一种基于线性网络编码的传输控制系统，包括发送端和接收端，其中，

所述发送端，用于执行上述的方法；

所述接收端，用于接收所述发送端发送的所述组内的分包数据和所述组内的编码数据，并根据所述组内的分包数据和所述组内的编码数据还原所述原始待发送数据。

具体地，如图6所示，在一个具体的实施例中，接收端的数据还原过程如下：接收发送端发送的数据包和编码包等发送文件；判断发送文件是否为编码包，若为编码包，则记录编码包中的分组信息并确认对应分组能否还原出所有数据包，若为数据包，则确认对应分组能否还原出所有数据包；若对应分组能还原出所有数据包，则对应分组数据包是否全部收到；若对应分组数据包前部收到，则还原对应分组的所有数据包；否则，继续接收数据包和编码包，直到还原出其它组的所有数据包。

可见，上述方法实施例中的内容均适用于本系统实施例中，本系统实施例所具体实现的功能与上述方法实施例相同，并且达到的有益效果与上述方法实施例所达到的有益效果也相同。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种基于线性网络编码的传输控制方法，其特征在于，包括：

获取原始待发送数据；

按预设的数据包个数对所述原始待发送数据进行分包得到组内的分包数据，并按预设的编码包个数对所述组内的分包数据进行编码得到组内的编码数据；所述预设的数据包个数根据链路的发送时间间隔最大值及链路的最大发送数据包个数确定，所述预设的编码包个数根据所述预设的数据包个数、接收端解码后的数据丢包率及预设的可接受丢包率确定；

将所述组内的分包数据和所述组内的编码数据发送给所述接收端。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的数据包个数通过以下方法确定：

根据所述链路的发送时间间隔最大值确定组内的第一数据包个数；

取所述组内的第一数据包个数和所述链路的最大发送数据包个数中的较小值作为预设的数据包个数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述链路的发送时间间隔最大值通过以下方法确定：

根据链路传输的数据类型确定链路的发送时间间隔最大值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述链路的最大发送数据包个数通过以下方法确定：

根据链路的最大丢包率和最大发包速率确定链路的最大发送数据包个数。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的编码包个数通过以下方法确定：

根据链路传输的数据类型确定预设的可接受丢包率；

模拟多组数据包个数和编码包个数与接收端解码后的数据丢包率的对应关系；

根据所述对应关系及预设的数据包个数计算接收端解码后的数据丢包率小于所述预设的可接受丢包率的最小编码包个数作为预设的编码包个数。

6.一种基于线性网络编码的传输控制系统，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取原始待发送数据；

编码模块，用于按预设的数据包个数对所述原始待发送数据进行分包得到组内的分包数据，并按预设的编码包个数对所述组内的分包数据进行编码得到组内的编码数据；所述预设的数据包个数根据链路的发送时间间隔最大值及链路的最大发送数据包个数确定，所述预设的编码包个数根据所述预设的数据包个数、接收端解码后的数据丢包率及预设的可接受丢包率确定；

发送模块，用于将所述组内的分包数据和所述组内的编码数据发送给所述接收端。

7.一种基于线性网络编码的传输控制装置，其特征在于，包括：

至少一个处理器；

至少一个存储器，用于存储至少一个程序；

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行，使得所述至少一个处理器实现如权利要求1-5任一项所述的方法。

8.一种存储介质，其中存储有处理器可执行的程序，其特征在于，所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求1-5任一项所述的方法。

9.一种基于线性网络编码的传输控制系统，其特征在于，包括发送端和接收端，其中，

所述发送端，用于执行如权利要求1-5任一项所述的方法；

所述接收端，用于接收所述发送端发送的所述组内的分包数据和所述组内的编码数据，并根据所述组内的分包数据和所述组内的编码数据还原所述原始待发送数据。