专利名称：一种自适应多播传输方法
技术领域：
本发明涉及无线数据通信系统中数据链路层的多播传输方法。
技术背景无线通信是当今通信领域内最为活跃和发展最为迅速的领域之一，无 线环境与有线环境相比，通常具有误码率高、带宽低、时延大以及移动频 繁等特性。因此无线数据通信系统中，需要灵活有效的数据传输机制。针对无线链路上信息传输可靠性不高的特点，自动重传请求ARQ技术 通常被用来提高传输的可靠性。ARQ使用数据帧作为传输单位，数据信息 在ARQ发端先被分成若干帧，然后进行传输。利用反馈和计时器超时等方 法，发端能够发现在传输中丢失的帧并自动进行重传。接收端将接收到的 数据帧进行重排序，恢复成数据信息并提交给上层。ARQ可以向高层提供 可靠的链路传输服务，但其在提高可靠性的同时付出的代价是增加了链路 时延。尤其当重传次数较多时，ARQ会产生长而可变的时延，同时占用数 据帧正常传输需要的链路资源。而且，在多播无线通信环境下，单一的信 源会同时给多个接收方提供数据流。如果在接受方数量庞大的情况下支持 ARQ，很有可能会出现信源不断的处理接收方的ARQ消息，影响无线通信 系统的健壮性和正常通信业务的实施。喷泉码最初就是为了解决可靠多播问题而提出的。所谓喷泉码，是指 该种编码可以由k个原始数据分组生成任意数量的编码分组，而接收方只 要收到其中任意m个编码分组，即可通过译码以高概率成功恢复全部原始 数据分组。 一般情况下，这里的m略大于k。上述的喷泉码编码过程就如 同源源不断产生水滴(编码分组)的喷泉(编码器),而我们只要用杯子(译码器)接收足够数量的水滴,即可达到饮用(成功译码)的目的。基于喷泉码的解决 方案由于单向组播没有反馈，用户增长对于发送方来说没有任何影响，具有很强的健壮性。为了获取k个原始分组，用户需要接收m&k个编码分组，接收效率接近于l，喷泉码有着近乎理想的接收效率。喷泉码同时还可以适 应异质用户，即具有不同丢包率或带宽的用户互不影响，劣质用户不会牵制优质用户。但是，在每一次编码过程前，喷泉码需要等待k个原始数据的到达，对于平均到达速率较低的具有突发特性的业务而言，喷泉码的延 时将比较大。发明内容本发明的目的在于提出一种自适应多播传输方法，縮短了无线通信中 的总时延，提高了传输效率。一种自适应多播传输方法，按照以下步骤执行(1) 信源接收待发送的数据包，初始化门限T。(2) 信源记录当前缓存数据包的包数M，比较M与门限T的大小， 如果M〉T，进入步骤(4)，否则进入步骤(3);(3) 信源确定采用ARQ技术，进入步骤(5);(4) 信源确定采用喷泉码技术，进入步骤(5);(5) 信源按照己确定的技术对数据包进行处理，向各接收方发送数据 包，本轮发送结束； ■(6) 各个接收方反馈接收数据情况信息给信源，信源进入步骤(2)， 接收方若成功接收数据包，进入步骤(7)，否则继续等待；(7) 接收方解析数据包，判断该数据包传输类型，若属于ARQ技术，进入步骤(8);若属于喷泉码技术，进入步骤(9);(8) 接收方按照ARQ技术进行解码，进入步骤(10);(9) 接收方按照喷泉码技术进行解码，进入步骤(10);(10) 接收方将解码得到的数据送交应用处理，本轮接收结束。 所述发送和接收的数据包包括包头和数据信息两个部分，包头中包含编码方式，数据信息部分为传送的有效数据信息。本发明为将要发送的数据包数设置门限T，当数据包数M《T时，代表 在某个小时间段内，数据信息业务到达速率比信源单个处理数据包的速率低，业务突发性不高，数据包基本不积压，适合使用ARQ技术，简单快速 的传输数据，减少系统开销；当M〉T时，代表在某个小时间段内，数据 信息业务到达速率比信源单个处理数据包的速率高，业务突发性强，导致 数据包积压严重，此时用喷泉码就可以很好地提高传输效率从而减小后面 包的进一步积压，适合使用喷泉码技术，同时避免ARQ技术的反馈开销，. 增加系统的健壮性。本发明通过设定参数和自适应方法，使ARQ和喷泉码 两种技术结合起来，发挥各自优势，避开其分别处于劣势的传输环境，使 多播系统实现高吞吐率低时延的传输性能，大大提高传输效率，增强系统 健壮性。
图1为本发明的总体流程图；图2为ARQ技术数据传输流程图；图3为喷泉码技术数据传输流程图；具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进一步描述。设定信源的缓存长度为20，信源为其缓存中将要发送的数据包的个数 M设定门限值T=3，将参数T作为两种不同传输方式切换的主要判断依据。当M《3时，代表数据信息业务到达速率比信源单个处理数据包的速率低，适合使用ARQ技术；当M>3时，代表数据信息业务到达速率比信源单个 处理数据包的速率高，适合使用喷泉码技术。信源每次发送前先做判断， 然后以相应的方式发送数据。接收方收到数据信息后，解析包的一部分得 到编码方式信息，然后以相应的解码方式将数据信息恢复，然后送交上层 应用处理。本发明的信道环境采用erasure信道，即对于接收方而言，接收数据的 情况只有两种正确接收和接收不到，没有部分接收数据的情况。 ARQ技术和喷泉码技术的工作原理如下如图2所示，ARQ技术发送端接收到上层数据(Packet Data Unit,简 称PDU)以后将其发送，ARQ技术接收端收到数据包以后，解码该包，反馈 确认信息正确接收信息ACK给发送端；ARQ技术发送端等待所有用户都反馈 回来ACK信息以后，停止重发该包，继续发送新的包；如此循环发送完接 收端需要的所有数据。如图3所示，喷泉码技术发送端接收到上层PDU以后，将包放入缓存 中，等待足够数量的包组成一帧，随机线性组合(如XOR操作)以后作为 一个组合数据包(Combined Packet,简称CP包)发送；喷泉码技术接收 端用户收到的包都是组合数据包，某一个用户在接收到了一帧数量的组合 数据包以后，开始判断是否可以解码出原始的一帧数据包，恢复原始数据， 如果不行继续接收直至可以恢复，然后发送一个ACK信息给发送端；发送 端等待收到所有用户反馈信息以后，开始下一帧发送；如此循环发送完接 收端需要的所有数据。
权利要求
1、一种自适应多播传输方法，按照以下步骤执行(1)信源接收待发送的数据包，初始化门限T。(2)信源记录当前缓存数据包的包数M，比较M与门限T的大小，如果M＞T，进入步骤(4)，否则进入步骤(3)；(3)信源确定采用ARQ技术，进入步骤(5)；(4)信源确定采用喷泉码技术，进入步骤(5)；(5)信源按照已确定的技术对数据包进行处理，向各接收方发送数据包，本轮发送结束；(6)各个接收方反馈接收数据情况信息给信源，信源进入步骤(2)，接收方若成功接收数据包，进入步骤(7)，否则继续等待；(7)接收方解析数据包，判断该数据包传输类型，若属于ARQ技术，进入步骤(8)；若属于喷泉码技术，进入步骤(9)；(8)接收方按照ARQ技术进行解码，进入步骤(10)；(9)接收方按照喷泉码技术进行解码，进入步骤(10)；(10)接收方将解码得到的数据送交应用处理，本轮接收结束。
2、 根据权利要求1所述的一种自适应多播传输方法，其特征在于， 所述发送和接收的数据包包括包头和数据信息两个部分，包头中包含编码 方式，数据信息部分为传送的有效数据信息。
全文摘要
本发明提供一种自适应多播传输方法，当数据信息业务到达速率小于或等于信源单个处理数据包的速率，信源采用ARQ技术向接收方传送数据，否则采用喷泉码技术传送。本发明使ARQ和喷泉码两种技术结合起来，发挥各自优势，避开其分别处于劣势的传输环境，使多播系统实现高吞吐率低时延的传输性能，大大提高传输效率，增强系统健壮性。
文档编号H04L1/18GK101330368SQ20081004767
公开日2008年12月24日 申请日期2008年5月6日 优先权日2008年5月6日
发明者刘应状, 周宗仪, 俊 孙, 张杨帆, 朱光喜, 林宏志, 王德胜 申请人:华中科技大学