多跳网络中的实时流媒体传输方法

摘要

本发明公开了一种多跳网络中的实时流媒体传输协议栈，在现有的TCP/IP协议栈中增加了包控制层和差错控制层；本发明具有如下有益效果：1、包控制层对IP报头和TCP报头进行了压缩，得到的压缩报头减小了数据冗余；2、对压缩的报头进行了BCH编码，并且把编码后的报头均匀的分配到数据部分中，增加了报头抵抗突发干扰的能力，使得接收方能够通过BCH解码得到正确的报头信息，从而避免丢包，避免重传，减少由重传带来的时延；3、通过差错控制层的基于CRC单比特纠错的RS纠错纠删编解码方案，可以保证在以短突发为主、伴有少量随机错误的信道下获得好的通信效果，并且很好的控制了时延。

主权项

一种多跳网络中的实时流媒体传输方法，其特征在于，在现有的TCP/IP协议栈中增加了包控制层和差错控制层；发送时应用层提供数据给差错控制层，差错控制层对数据进行纠错纠删编码后交给运输层，运输层对数据加上报头之后交给网络层，网络层加上报头后交给包控制层，包控制层对报头进行压缩编码处理后交给数据链路层，数据链路层加上帧头后交给物理层；接收时的操作和发送时相反，物理层首先从物理链路上得到数据后交给数据链路层，数据链路层组帧并去掉本层帧头后交给包控制层，包控制层对报头进行解码并还原后交给网络层，网络层去掉本层报头后交给运输层，运输层去掉本层报头后交给差错控制层，差错控制层进行解码后传到应用层；所述的包控制层，在发送端完成对TCP报头和IP报头的压缩，并就压缩后的报头进行编码，再把编码后的报头按比特均匀的分配到数据中；在接收端完成对报头的恢复，首先从数据中取出报头，然后进行解码，用解码后的报头还原出TCP报头和IP报头；在发送端：压缩TCP和IP报头，使发送数据时传给数据链路层的数据量减少，减少冗余，对压缩后的报头进行纠错编码，把编码后的报头均匀的分配到数据里面，以抵抗长突发错误，具体步骤如下：a)对IP报头进行压缩，压缩方法如下：1)4位版本号，由于网络上最通用的IP版本比较单一和稳定，版本号字段可略去；2)4位包头长度，为了便于硬件处理和实现，将数据报报头长度设置为统一长度并和底层数据帧大小设计相匹配，因此报头长度字段可略去；3)8服务类型，涉及的网络类型和拓扑单一，并不涉及多种服务类型，因此标识不同服务类型的信息字段略去；4)16位包总长度，为了便于硬件处理和实现，将数据包长度设置为统一长度并和底层数据帧大小设计相匹配，因此包长度字段略去；5)16位标识号，涉及的IP数据报长度不会超过网络MTU，因此不存在一个数据包分片封装在多个IP包内传输的情况，所以IP报头中用来辅助分片数据报拼接的标识号字段略去；6)3位Flag和13位片偏移，同分片标识号字段，不涉及IP数据报的分片拼接，因此分片标志以及片偏移字段可略去；7)8位生存时间，涉及的网络拓扑简单，不存在环等拓扑结构，并且数据流流向明确，因此标识生存时间的字段失去意义，故略去；8)8位协议类型，中节点间通信协议可固定为单一TCP或者UDP通信，因此将协议类型标识字段略去；9)16位校验和，CRC校验字段用以保证报头的正确性，故应该保留，在CRC检错的基础上拓展CRC的单比特纠错能力，可以更好的保护数据报报头信息；10)32位源地址，本设计中的拓扑单一，为了最大限度降低数据冗余，本设计中将去掉源地址，转换时采用统一的源地址进行填充；11)32位目的地址，本设计中涉及的节点数为5个，因此可将目的地址字段压缩至3比特，实际应用中可根据情况调整；b)对TCP报头的压缩，压缩方法如下：1)16位源端口号，本设计中并不涉及多个应用程序并行情况，因此将TCP源端口号定为固定端口号并在压缩报头字段中略去；2)16位目的端口号，本设计中不涉及多个链接并发的情况，因此将TCP目的端口号确定为固定端口号并和压缩报头中的IP目的地址字段合并；3)32位序列号与32位确认序列号，序列号与确认序列号在TCP协议中起到确认数据包正确接收的作用，因此该字段应该保留；而在本设计中为了节省冗余，将序列号以及确认序列号由各自32比特长度缩减为各自16比特长度，并在协议中处理二者的对应关系；4)4数据偏移和6位保留位，本设计中采用统一的包头大小，因此数据偏移为固定偏移，数据偏移字段可略去，6比特保留位不具有使用价值，亦略去以节省冗余；5)6位标志位，标志位可用于TCP网络连接的维护，因此保留；6)16位窗口大小，本设计采用白行设计底层的协议保证数据最小限度重传，因此用于ARQ策略的窗口大小字段设置为统一的固定值，故窗口大小字段略去；7)16位校验和，由于压缩后的TCP/IP帧中，TCP帧与IP帧一一对应，并且数据报报头总长度较短，因此只保留IP包头协议的校验位，使用TCP/IP整个报头的校验和填充，TCP报头中16位校验和字段略去；8)16位紧急指针，本设计应用中并不涉及紧急指针的操作，因此紧急指针字段略去；c)把所述IP报头和所述TCP报头经a)、b)两步操作后组装，组装以后的压缩报头包含了1位协议类型，3位标识地址域，16位序列号和16位确认序列号可以保证完成可靠的数据传输，URG、ACK、PUH、RST、SYN、FIN沿用了TCP链路控制协议标准，然后采用CRC‑16作为整个压缩报头的检错码；d)对组装以后的压缩报头进行纠错编码，编码采用的是BCH编码；e)对纠错编码后的报头按比特均匀的插入到数据中。