CN116389178A - 一种数据文件udp组播丢失帧级补调方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开数据文件UDP组播丢失帧级补调方法及装置，其方法包括如下步骤：步骤P1、利用数据发送模块将待发送数据文件拆分成数据包后封装成数据帧发送；步骤P2、接收数据模块接收数据帧并识别丢失数据帧，生成补调任务；步骤P3、补调模块向补调服务模块发送针补调请求；步骤P4、补调服务模块提取需补调的丢失数据帧发送给补调模块；步骤P5、补调模块收到补调的丢失数据帧经过数据文件完整性检验后完成数据文件的接收。其装置包括发送端和接收端；发送模块包括数据发送模块和补调服务模块，接收模块包括数据接收模块和补调模块。本发明解决了UDP组播在接收应用中发送端在数据发送效率和对多接收端丢包补调需求不能兼顾的问题。

Description

一种数据文件UDP组播丢失帧级补调方法及装置
技术领域
本发明涉及UDP组播技术领域。具体地说是一种数据文件UDP组播丢失帧级补调方法及装置。
背景技术
在UDP(User Datagram Protocol)组播一对多文件传输分发系统中，由于其一点发送多点接收的特性，具有比TCP(Transmission Control Protocol)点对点传输更高的分发效率。与音频、视频等流媒体的传输相比，数据文件传输对于数据的传输完整性有非常高的要求，文件中任何一个数据包在传输过程中丢失，均造成文件传输失败。但由于UDP组播传输是面向非连接的，UDP数据包传输过程中易丢失，容易造成文件在接收端不能正常完整接收，为了提高文件传输成功率，需要重新传输丢失的文件。目前，为了提高补调重传的效率，通常采用只补调丢失包的方法来提高补调的效率，提高UDP组播传输的文件的完整性。
在已有的UDP丢帧补调方法中，大多仅针对一对一UDP数据传输时的帧补调方法，而不适用于一点发送多点并行接收为特征的UDP组播数据文件分发系统。已有的多终端UDP数据下载方法(如专利申请号为201110230902.0)，也是发送端针对不同终端的传输条件进行一对一UDP数据传输提高数据传输完整性的方法，同样不适用于发送端UDP组播连续不间断分发、多接收端并行接收情况下的UDP数据高效分发和高完整性的系统。
在一点发送多点并行接收的数据文件UDP组播传输系统中，若发送端发送部分UDP包后，等待接收方反馈接收情况，然后根据各接收端需求重发丢失帧，在多个接收端情况下，发送端发送模块由于需要满足所有接收端的重发需求，发送端的数据发送效率会大大降低，不能有效发挥UDP数据文件组播传输高效率的特点。因此，需要设计一种在保证一对多数据文件UDP组播传输分发效率的同时，提高文件传输分发完整性的方法。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种数据文件UDP组播丢失帧级补调方法及装置，以解决UDP组播在一点发送、多点并行接收应用中发送端在数据发送效率和对多接收端丢包补调需求不能兼顾的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种数据文件UDP组播丢失帧级补调方法，包括如下步骤：
步骤P1、利用发送端的数据发送模块将待发送数据文件拆分成数据包，然后将数据包封装成数据帧发送；数据发送模块对数据帧的发送为连续发送；
步骤P2、接收端的接收数据模块在接收数据帧的同时检测并识别丢失数据帧，用默认空数据段临时填充在丢失数据帧的位置上生成临时文件，同时针对该丢失数据帧生成补调任务；
步骤P3、接收端的补调模块收到补调任务后，向发送端的补调服务模块发送针对丢失数据帧的补调请求；
步骤P4、发送端的补调服务模块收到补调请求后提取需补调的丢失数据帧发送给接收端的补调模块；
步骤P5、接收端的补调模块收到补调的丢失数据帧后，用补调的丢失数据帧替换步骤P2中临时文件中临时填充的默认空数据段，经过数据文件完整性检验后完成数据文件的接收。
本发明提供了一种UDP组播一对多传输数据文件时，自动补调文件丢失数据帧来提升UDP数据文件传输成功率的方法。该方法主要特征为：UDP组播发送端保持连续UDP组播发送，各接收端同时接收并将接收的数据帧重组，自动识别丢失的UDP数据帧，利用空帧(默认空数据段)临时插入数据帧丢失的位置形成临时数据文件，同时生成丢失数据帧的补调任务，再由接收端的补调模块向发送端的补调服务模块请求补调丢失数据帧，丢失数据帧补调后，替换临时文件中临时插入的空帧，通过完整性验证后完成数据文件还原。
上述数据文件UDP组播丢失帧级补调方法，步骤P1包括如下步骤：
步骤P101：为待发送数据文件分配流水号；
步骤P102：将每个数据文件按照字节长度分成数据包，并为每个数据文件的每个数据包分配唯一帧号；
步骤P103：将数据包所属数据文件的流水号、数据包所属数据文件的总帧数以及数据包分配的本帧号作为每个数据包帧头的一部分与数据包的数据段一起打包封装成一个数据帧；
步骤P104：将数据帧按照帧号由小到大的顺序，以UDP包的方式发送；
本发明中，发送模块按照以上方法进行数据文件的连续发送，不接收不等待接收端的任何反馈信息，继续连续发送新的数据文件，从而保证数据文件的发送效率。
上述数据文件UDP组播丢失帧级补调方法，步骤P101中，数据文件的最大流水号大于系统一天发送的数据文件的总数，数据文件的流水号24小时循环使用；
步骤P102中，每个数据包长度相等，每个数据包的长度为1000-1500字节；数据包的最大帧号按照系统中传输的最大数据文件的大小来定义，即：最大数据文件分包后，能够满足该数据文件的全部数据包分配唯一帧号。
上述数据文件UDP组播丢失帧级补调方法，步骤P2包括如下步骤：
步骤P201：接收端的接收数据模块在接收每个UDP包后，从UDP包中解封装数据帧，从数据帧中解析帧头中的流水号、总帧数、本帧号和数据段；
步骤P202：以流水号为标识识别数据帧所属的数据文件，将数据帧中的数据段按照帧号顺序由小到大排序，并将数据段部分拼接；
步骤P203：将帧号不连续缺失的帧判定为丢失数据帧，对于丢失数据帧，以相同长度的空数据段临时填充在数据文件的相应位置，同时记录丢失数据帧的帧号；
步骤P204：根据数据文件的总帧数判断该数据文件的所有数据帧传输已完成时，如果所有数据帧均无丢失，则完成数据文件的拼装，即该数据文件接收成功，存储文件；如果有丢失数据帧，则将拼接的临时文件临时存放在特定存储区，并生成该数据文件丢失数据帧的补调任务，然后继续依照步骤P2的方法接收其他新数据文件的数据帧。
上述数据文件UDP组播丢失帧级补调方法，步骤P3中：补调请求的请求信息包含数据文件的流水号和丢失数据帧的帧号；接收端的补调服务模块通过TCP协议，将补调请求发送给发送端的补调服务模块。
上述数据文件UDP组播丢失帧级补调方法，步骤P3中：当需要补调两个或两个以上的丢失数据帧时，以数据文件的流水号、丢失数据帧的丢帧号1，丢帧号2，……逐一罗列；当丢帧号连续时，采用丢帧号n-丢帧号n+m来表示，以缩短不调请求的请求信息长度。
上述数据文件UDP组播丢失帧级补调方法，步骤P4包括如下步骤：
步骤P401：补调服务模块收到补调请求后，从请求信息中获取数据文件流水号和丢失数据帧的帧号；
步骤P402：在发送端数据文件缓存区找到相同流水号的数据文件，按照数据发送模块的拆分方法从数据文件中提取到相应的丢失数据帧；
步骤P403：通过TCP协议，将数据文件的各丢失数据帧发送给接收端的补调模块；
步骤P404：在所有丢失数据帧全部发送完成后，发送整个数据文件的完整校验信息。
上述数据文件UDP组播丢失帧级补调方法，在步骤P5中：接收端的补调模块收到补调的丢失数据帧后，将补调的丢失数据帧中的数据段替换掉步骤P2中临时填充的默认空数据段，形成完整的数据文件；
接收端对整个数据文件进行完整性校验，并与补调服务端发送的数据文件完整校验信息进行比对，以验证数据文件的完整性，将补调完整的数据文件按照成功接收数据文件进行后续处理。
上述数据文件UDP组播丢失帧级补调方法，采用MD5法对整个数据文件的完整性进行校验。
一种数据文件UDP组播丢失帧级补调装置，包括发送端和接收端；所述发送端包括数据发送模块和补调服务模块，数据发送模块用于UDP组播发送，补调服务模块用于补调服务，两者不进行数据流连接，但两者采用相同的数据文件拆分包规则；所述接收端包括数据接收模块和补调模块，数据接收模块和补调模块通过补调任务异步联动；所述数据发送模块将待发送数据文件采用UDP组播的方式发送给所述数据接收模块；所述数据接收模块在接收数据文件的同时检测丢失数据帧并生成补调任务；所述补调模块获取补调任务后向所述补调服务模块发送补调请求，所述补调服务模块收到补调请求后提取需补调的丢失数据帧发送给所述补调模块；所述补调模块将接收到的丢失数据帧与所述数据接收模块已接收的数据文件组合还原成完整的接收数据文件。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
1、本发明在UDP数据传输丢包补调方法基础上，将UDP数据发送和丢失数据帧补调过程采用异步并行方法，解决了UDP组播在一点发送、多点并行接收应用中发送端在数据发送效率和对多接收端丢包补调需求不能兼顾的问题。本发明的UDP数据发送模块可连续进行数据文件的UDP组播发送，期间不等待接收端的反馈信息，发挥UDP组播一发多收的高效率，通过补调任务机制对数据文件的丢失数据帧进行补调，有效提升了UDP组播分发效率和数据完整性。
2、本发明将UDP数据文件发送接收和丢失数据帧补调单流水线串行步骤转换为UDP组播发送和丢失数据帧补调双流水线并行进行，使得UDP发送端可连续不间断进行数据文件的UDP组播发送，不需要等待处理丢失数据帧的重发，从而有效提高发送数据文件的效率，通过异步并行运行的丢失数据帧补调流程完成对数据文件的丢失数据帧进行补调处理，与现有方法相比，实现了在充分保持UDP组播一对多高效率传输特点的同时，有效解决了多接收端UDP数据文件传输的高完整性。
3、本发明对于多种UDP组播分发系统有广泛的适用性和灵活性，UDP组播发送可以基于卫星广播，也可以基于地面网络链路；补调可以依托卫星传输链路，也可以依托地面链路，发送和补调可以实现卫星和地面链路灵活组合和天地一体化。
附图说明
图1本发明实施例中数据文件UDP组播丢失帧级补调方法的流程示意图；
图2本发明实施例中数据文件UDP组播丢失帧级补调方法中步骤P201流程示意图；
图3本发明实施例中数据文件UDP组播丢失帧级补调方法中步骤P203的流程示意图；
图4本发明实施例中数据文件UDP组播丢失帧级补调装置的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例数据文件UDP组播丢失帧级补调方法包括如下步骤：
步骤P1、利用发送端的数据发送模块将待发送数据文件拆分成数据包，然后将数据包封装成数据帧发送；数据发送模块对数据帧的发送为连续发送；具体包括如下步骤：
步骤P101：为待发送数据文件分配流水号；数据文件的最大流水号大于系统一天发送的数据文件的总数，数据文件的流水号24小时循环使用；
步骤P102：将每个数据文件按照字节长度分成数据包，并为每个数据文件的每个数据包分配唯一帧号；每个数据包长度相等，每个数据包的长度为1000-1500字节；数据包的最大帧号按照系统中传输的最大数据文件的大小来定义，即：最大数据文件分包后，能够满足该数据文件的全部数据包分配唯一帧号；
步骤P103：将数据包所属数据文件的流水号、数据包所属数据文件的总帧数以及数据包分配的本帧号作为每个数据包帧头的一部分与数据包的数据段一起打包封装成一个数据帧；
步骤P104：将数据帧按照帧号由小到大的顺序，以UDP包的方式发送。
步骤P2、接收端的接收数据模块在接收数据帧的同时检测并识别丢失数据帧，用默认空数据段临时填充在丢失数据帧的位置上生成临时文件，同时针对该丢失数据帧生成补调任务；具体包括如下步骤：
步骤P201：如图2所示，接收端的接收数据模块在接收每个UDP包后，从UDP包中解封装数据帧，从数据帧中解析帧头中的流水号、总帧数、本帧号和数据段；
步骤P202：以流水号为标识识别数据帧所属的数据文件，将数据帧中的数据段按照帧号顺序由小到大排序，并将数据段部分拼接；
步骤P203：如图3所示，将帧号不连续缺失的帧判定为丢失数据帧，对于丢失数据帧，以相同长度的空数据段临时填充在数据文件的相应位置，同时记录丢失数据帧的帧号；
步骤P204：根据数据文件的总帧数判断该数据文件的所有数据帧传输已完成时，如果所有数据帧均无丢失，则完成数据文件的拼装，即该数据文件接收成功，存储文件；如果有丢失数据帧，则将拼接的临时文件临时存放在特定存储区，并生成该数据文件丢失数据帧的补调任务。
步骤P3、接收端的补调模块收到补调任务后，向发送端的补调服务模块发送针对丢失数据帧的补调请求；补调请求的请求信息包含数据文件的流水号和丢失数据帧的帧号；接收端的补调服务模块通过TCP协议，将补调请求发送给发送端的补调服务模块；当需要补调两个或两个以上的丢失数据帧时，以数据文件的流水号、丢失数据帧的丢帧号1，丢帧号2，……逐一罗列；当丢帧号连续时，采用丢帧号n-丢帧号n+m来表示，以缩短不调请求的请求信息长度。
步骤P4、发送端的补调服务模块收到补调请求后提取需补调的丢失数据帧发送给接收端的补调模块；具体包括如下步骤：
步骤P401：补调服务模块收到补调请求后，从请求信息中获取数据文件流水号和丢失数据帧的帧号；
步骤P402：在发送端数据文件缓存区找到相同流水号的数据文件，按照数据发送模块的拆分方法从数据文件中提取到相应的丢失数据帧；
步骤P403：通过TCP协议，将数据文件的各丢失数据帧发送给接收端的补调模块；
步骤P404：在所有丢失数据帧全部发送完成后，发送整个数据文件的完整校验信息。
步骤P5、接收端的补调模块收到补调的丢失数据帧后，用补调的丢失数据帧替换步骤P2中临时文件中临时填充的默认空数据段，经过数据文件完整性检验后完成数据文件的接收；接收端的补调模块收到补调的丢失数据帧后，将补调的丢失数据帧中的数据段替换掉步骤P2中临时填充的默认空数据段，形成完整的数据文件；接收端对整个数据文件进行完整性校验，并与补调服务端发送的数据文件完整校验信息进行比对，以验证数据文件的完整性，将补调完整的数据文件按照成功接收数据文件进行后续处理；本实施例采用MD5法对整个数据文件的完整性进行校验，在其它一些实施例中也可以采用其它校验方法。
如图4所示，本实施例中用于实现数据文件UDP组播丢失帧级补调方法的装置包括发送端和接收端；所述发送端包括数据发送模块和补调服务模块，所述接收端包括数据接收模块和补调模块；所述数据发送模块将待发送数据文件采用UDP组播的方式发送给所述数据接收模块；所述数据接收模块在接收数据文件的同时检测丢失数据帧并生成补调任务；所述补调模块获取补调任务后向所述补调服务模块发送补调请求，所述补调服务模块收到补调请求后提取需补调的丢失数据帧发送给所述补调模块；所述补调模块将接收到的丢失数据帧与所述数据接收模块已接收的数据文件组合还原成完整的接收数据文件。
该装置的数据发送端数据发送模块为每个数据帧添加数据文件和数据帧标识，与数据段封装成一个数据帧后发送，在接收端接收模块利用数据帧中携带的标识信息对接收的数据帧重组数据文件，如果有丢失数据帧则自动定位丢失的UDP数据帧，生成临时文件和丢失数据帧的补调任务。丢失数据帧的补调模块检测补调任务后，自动向发送端补调服务模块发送丢失帧的补调请求，自动补调丢失的数据帧与成功传输的数据帧还原组成完整的数据文件。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种数据文件UDP组播丢失帧级补调方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤P1、利用发送端的数据发送模块将待发送数据文件拆分成数据包，然后将数据包封装成数据帧发送；数据发送模块对数据帧的发送为连续发送；
步骤P2、接收端的接收数据模块在接收数据帧的同时检测并识别丢失数据帧，用默认空数据段临时填充在丢失数据帧的位置上生成临时文件，同时针对该丢失数据帧生成补调任务；
步骤P3、接收端的补调模块收到补调任务后，向发送端的补调服务模块发送针对丢失数据帧的补调请求；
步骤P4、发送端的补调服务模块收到补调请求后提取需补调的丢失数据帧发送给接收端的补调模块；
步骤P5、接收端的补调模块收到补调的丢失数据帧后，用补调的丢失数据帧替换步骤P2中临时文件中临时填充的默认空数据段，经过数据文件完整性检验后完成数据文件的接收。
2.根据权利要求1所述的数据文件UDP组播丢失帧级补调方法，其特征在于，步骤P1包括如下步骤：
步骤P101：为待发送数据文件分配流水号；
步骤P102：将每个数据文件按照字节长度分成数据包，并为每个数据文件的每个数据包分配唯一帧号；
步骤P103：将数据包所属数据文件的流水号、数据包所属数据文件的总帧数以及数据包分配的本帧号作为每个数据包帧头的一部分与数据包的数据段一起打包封装成一个数据帧；
步骤P104：将数据帧按照帧号由小到大的顺序，以UDP包的方式发送。
3.根据权利要求2所述的数据文件UDP组播丢失帧级补调方法，其特征在于，步骤P101中，数据文件的最大流水号大于系统一天发送的数据文件的总数，数据文件的流水号24小时循环使用；
步骤P102中，每个数据包长度相等，每个数据包的长度为1000-1500字节；数据包的最大帧号按照系统中传输的最大数据文件的大小来定义，即：最大数据文件分包后，能够满足该数据文件的全部数据包分配唯一帧号。
4.根据权利要求2所述的数据文件UDP组播丢失帧级补调方法，其特征在于，步骤P2包括如下步骤：
步骤P201：接收端的接收数据模块在接收每个UDP包后，从UDP包中解封装数据帧，从数据帧中解析帧头中的流水号、总帧数、本帧号和数据段；
步骤P202：以流水号为标识识别数据帧所属的数据文件，将数据帧中的数据段按照帧号顺序由小到大排序，并将数据段部分拼接；
步骤P203：将帧号不连续缺失的帧判定为丢失数据帧，对于丢失数据帧，以相同长度的空数据段临时填充在数据文件的相应位置，同时记录丢失数据帧的帧号；
步骤P204：根据数据文件的总帧数判断该数据文件的所有数据帧传输已完成时，如果所有数据帧均无丢失，则完成数据文件的拼装，即该数据文件接收成功，存储文件；如果有丢失数据帧，则将拼接的临时文件临时存放在特定存储区，并生成该数据文件丢失数据帧的补调任务。
5.根据权利要求4所述的数据文件UDP组播丢失帧级补调方法，其特征在于，步骤P3中：补调请求的请求信息包含数据文件的流水号和丢失数据帧的帧号；接收端的补调服务模块通过TCP协议，将补调请求发送给发送端的补调服务模块。
6.根据权利要求4所述的数据文件UDP组播丢失帧级补调方法，其特征在于，步骤P3中：当需要补调两个或两个以上的丢失数据帧时，以数据文件的流水号、丢失数据帧的丢帧号1，丢帧号2，……逐一罗列；当丢帧号连续时，采用丢帧号n-丢帧号n+m来表示，以缩短不调请求的请求信息长度。
7.根据权利要求5所述的数据文件UDP组播丢失帧级补调方法，其特征在于，步骤P4包括如下步骤：
步骤P401：补调服务模块收到补调请求后，从请求信息中获取数据文件流水号和丢失数据帧的帧号；
步骤P402：在发送端数据文件缓存区找到相同流水号的数据文件，按照数据发送模块的拆分方法从数据文件中提取到相应的丢失数据帧；
步骤P403：通过TCP协议，将数据文件的各丢失数据帧发送给接收端的补调模块；
步骤P404：在所有丢失数据帧全部发送完成后，发送整个数据文件的完整校验信息。
8.根据权利要求7所述的数据文件UDP组播丢失帧级补调方法，其特征在于，在步骤P5中：接收端的补调模块收到补调的丢失数据帧后，将补调的丢失数据帧中的数据段替换掉步骤P2中临时填充的默认空数据段，形成完整的数据文件；
接收端对整个数据文件进行完整性校验，并与补调服务端发送的数据文件完整校验信息进行比对，以验证数据文件的完整性，将补调完整的数据文件按照成功接收数据文件进行后续处理。
9.根据权利要求8所述的数据文件UDP组播丢失帧级补调方法，其特征在于，采用MD5法对整个数据文件的完整性进行校验。
10.一种数据文件UDP组播丢失帧级补调装置，其特征在于，包括发送端和接收端；所述发送端包括数据发送模块和补调服务模块，所述接收端包括数据接收模块和补调模块；所述数据发送模块将待发送数据文件采用UDP组播的方式发送给所述数据接收模块；所述数据接收模块在接收数据文件的同时检测丢失数据帧并生成补调任务；所述补调模块获取补调任务后向所述补调服务模块发送补调请求，所述补调服务模块收到补调请求后提取需补调的丢失数据帧发送给所述补调模块；所述补调模块将接收到的丢失数据帧与所述数据接收模块已接收的数据文件组合还原成完整的接收数据文件。
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