一種用于代數(shù)交換引擎數(shù)據(jù)包分組重組的解碼方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到代數(shù)交換和網(wǎng)絡(luò)編碼領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]代數(shù)交換是一種多路徑自路由交換結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)將代數(shù)分配格理論應(yīng)用于自路由模型，該結(jié)構(gòu)具有完全分布式自路由、無內(nèi)部緩存、線速及無抖動等優(yōu)勢。在保證提供Q0S的條件下，適合大規(guī)模擴展。然而這種結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生內(nèi)部爭用和外部阻塞，從而導(dǎo)致了一定的丟包率?，F(xiàn)有的代數(shù)交換系統(tǒng)中，對于丟失的數(shù)據(jù)包是無法直接恢復(fù)的，只能通過重傳的方式得到該數(shù)據(jù)包，因而降低了通信效率。為了降低丟包率，一種有效的方法是將網(wǎng)絡(luò)編碼和代數(shù)交換結(jié)構(gòu)融合，利用網(wǎng)絡(luò)編碼來恢復(fù)丟失的數(shù)據(jù)包，從而有效降低系統(tǒng)的丟包率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本申請?zhí)峁┮环N用于代數(shù)交換引擎數(shù)據(jù)包分組重組的解碼方法，其基于網(wǎng)絡(luò)編碼的代數(shù)交換引擎中的解碼算法，它能夠利用編碼信元，對在交換過程中丟失的信元通過解碼運算進行恢復(fù)，從而提高通信質(zhì)量等目標(biāo)，減小了數(shù)據(jù)重傳的代價。
[0004]具體地，本申請?zhí)峁┑挠糜诖鷶?shù)交換引擎數(shù)據(jù)包分組重組的解碼方法，包括:
[0005]將并行的數(shù)據(jù)信元通過緩存進行并串轉(zhuǎn)換；
[0006]輸入狀態(tài)機對轉(zhuǎn)換成串行的數(shù)據(jù)信元分別進行信元頭提取、信元頭識別、存取地址確定、存儲到組裝緩存和數(shù)據(jù)包完整性判斷；
[0007]將數(shù)據(jù)包完整性判斷結(jié)果發(fā)送到輸出狀態(tài)機；
[0008]輸出狀態(tài)機對數(shù)據(jù)包完整性判斷結(jié)果進行查詢；
[0009]輸出狀態(tài)機對數(shù)據(jù)包進行丟棄或解碼、輸出，其中，若判斷結(jié)果為數(shù)據(jù)包完整則不用解碼；若判斷結(jié)果為數(shù)據(jù)包中丟了一個數(shù)據(jù)信元，則通過結(jié)合剩下的數(shù)據(jù)信元和編碼后的數(shù)據(jù)信元解碼出丟失的信元；判斷結(jié)果為若丟了兩個及兩個以上數(shù)據(jù)信元，則直接丟棄此數(shù)據(jù)包。
[0010]本申請的有益效果是:
[0011]本申請能夠利用編碼信元中的冗余信息，通過對信元的異或運算，恢復(fù)出在交換過程中丟失的信元，這種解碼功能能夠減小數(shù)據(jù)包在交換過程中的丟失率，從而達到增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量，提尚通?目效率等目標(biāo)。
【附圖說明】
[0012]圖1為一實施例中具有網(wǎng)絡(luò)編碼功能的代數(shù)交換引擎的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0013]圖2為一實施例中數(shù)據(jù)包解碼和重組的示意圖；
[0014]圖3為一實施例中解碼的過程示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面通過【具體實施方式】結(jié)合附圖對本申請作進一步詳細說明。
[0016]請參照圖1，為本發(fā)明中的基于網(wǎng)絡(luò)編碼的代數(shù)交換引擎的結(jié)構(gòu)示意圖。標(biāo)準(zhǔn)的IP數(shù)據(jù)包從N個輸入端口 1.1.1,1.1.2，…，1.1.N進入，在數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊1.2中，將添加同步控制信號，并把數(shù)據(jù)包切割成長度相等的數(shù)據(jù)片和添加包頭控制信息，其中N為正整數(shù)。圖1中黑色粗箭頭I表示封包，即標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包；數(shù)據(jù)包進入數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊1.2之后，灰色粗箭頭2表示被切割之后的數(shù)據(jù)片，即信元；灰色細箭頭3表示流控，即數(shù)據(jù)同步信號。編碼模塊1.3對信元進行編碼，產(chǎn)生的冗余信息隨原始數(shù)據(jù)包一起進入后級模塊。N個并行的VOQ模塊1.4.1，1.4.2，…，1.4.N將數(shù)據(jù)按照輸出端口分流，同時將數(shù)據(jù)包按一定的調(diào)度算法送入代數(shù)交換模塊1.5ο在N個組裝模塊1.6.1，1.6.2，…，1.6.N中，將歸屬于同一個數(shù)據(jù)包的信元按照一定的順序重新組裝，恢復(fù)出原始的數(shù)據(jù)包。只有當(dāng)組裝過程中檢測到有一個信元丟失時，才會啟動N個解碼模塊1.7.1，1.7.2，…，1.7.N，通過解碼恢復(fù)出丟失的信元。
[0017]本申請中的用于代數(shù)交換引擎數(shù)據(jù)包分組重組的編碼方法，包括:
[0018]將并行的數(shù)據(jù)信元通過緩存進行并串轉(zhuǎn)換；
[0019]輸入狀態(tài)機對轉(zhuǎn)換成串行的數(shù)據(jù)信元分別進行信元頭提取、信元頭識別、存取地址確定、存儲到組裝緩存和數(shù)據(jù)包完整性判斷；
[0020]將數(shù)據(jù)包完整性判斷結(jié)果發(fā)送到輸出狀態(tài)機；
[0021]輸出狀態(tài)機對數(shù)據(jù)包完整性判斷結(jié)果進行查詢；
[0022]輸出狀態(tài)機對數(shù)據(jù)包進行丟棄或解碼、輸出，其中，若判斷結(jié)果為數(shù)據(jù)包完整則不用解碼；若判斷結(jié)果為數(shù)據(jù)包中丟了一個數(shù)據(jù)信元，則通過結(jié)合剩下的數(shù)據(jù)信元和編碼后的數(shù)據(jù)信元解碼出丟失的信元；判斷結(jié)果為若丟了兩個及兩個以上數(shù)據(jù)信元，則直接丟棄此數(shù)據(jù)包。
[0023]請參照圖2，在上述過程中，組裝模塊1.6.1，1.6.2，…，1.6.N中，其包含兩個功能:并轉(zhuǎn)串和組裝輸出。并轉(zhuǎn)串狀態(tài)機2.1實施并轉(zhuǎn)串功能，其將交換處理完的數(shù)據(jù)信元串行化:在前半個交換間隙內(nèi)，將并行數(shù)據(jù)信元存入信元緩存2.2中，同時提取出信元頭，檢驗信元有效性，放入信元頭緩存2.3中，在后半個交換間隙內(nèi)，將信元以串行的方式讀出，并添加控制信號，連同信元頭緩存一起送入組裝部分。
[0024]在組裝輸出部分，其輸入狀態(tài)機分別進行信元頭提取、信元頭識別、存取地址確定，存入包頭緩存2.4、數(shù)據(jù)包完整性判斷等操作，由于數(shù)據(jù)包在被切割成若干個信元時，給每個信元配備的數(shù)據(jù)包識別字和數(shù)據(jù)信元識別字，存放在信元頭中。在信元頭提取出后，根據(jù)數(shù)據(jù)包識別字和數(shù)據(jù)信元識別字確定信元存儲的地址。數(shù)據(jù)信元存入數(shù)據(jù)包緩存2.6后，檢查數(shù)據(jù)包是否完整，若完整或者不完整且超過最大等待時間，將數(shù)據(jù)包完整性判斷結(jié)果(包括包完整、包丟失信元但可解碼恢復(fù)、包丟失信元并不可解碼恢復(fù))發(fā)送到輸出狀態(tài)機。
[0025]組裝這一功能主要是靠輸出解碼狀態(tài)機2.5實現(xiàn)的，分別進行數(shù)據(jù)包完整判斷結(jié)構(gòu)接收查詢、取完整包或丟棄或解碼、數(shù)據(jù)包輸出。若數(shù)據(jù)包完整則不用解碼，直接發(fā)送數(shù)據(jù)包至輸出緩存2.7 ;若數(shù)據(jù)包中丟了一個信元，可以結(jié)合剩下的信元和編碼信元解碼出丟失的數(shù)據(jù)信元；若丟了兩個及兩個以上則直接丟棄此包做異常處理，并清空存儲空間。
[0026]解碼是編碼的逆過程，思路如下:
[0027]如圖3所示，Packetl由N個信元組成，編碼后一共有N+1個信元。假如在交換的過程中，Packetl中第η個信元丟失，則啟動解碼模塊恢復(fù)出丟失的數(shù)據(jù)。解碼算法為:Cell_n = Cell_l ? Cell_2 ?…? Cell_n_l ? Cell_n+1 ?…? Cell_N+l0
[0028]最后，輸出緩存將組裝好的數(shù)據(jù)包發(fā)送至網(wǎng)絡(luò)接口輸出。
[0029]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本申請所作的進一步詳細說明，不能認定本申請的具體實施只局限于這些說明。對于本申請所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。
【主權(quán)項】
1.一種用于代數(shù)交換引擎數(shù)據(jù)包分組重組的解碼方法，其特征在于，包括: 將并行的數(shù)據(jù)信元通過緩存進行并串轉(zhuǎn)換； 輸入狀態(tài)機對轉(zhuǎn)換成串行的數(shù)據(jù)信元分別進行信元頭提取、信元頭識別、存取地址確定、存儲到組裝緩存和數(shù)據(jù)包完整性判斷； 將數(shù)據(jù)包完整性判斷結(jié)果發(fā)送到輸出狀態(tài)機； 輸出狀態(tài)機對數(shù)據(jù)包完整性判斷結(jié)果進行查詢； 輸出狀態(tài)機對數(shù)據(jù)包進行丟棄或解碼、輸出，其中，若判斷結(jié)果為數(shù)據(jù)包完整則不用解碼；若判斷結(jié)果為數(shù)據(jù)包中丟了一個數(shù)據(jù)信元，則通過結(jié)合剩下的數(shù)據(jù)信元和編碼后的數(shù)據(jù)信元解碼出丟失的信元；判斷結(jié)果為若丟了兩個及兩個以上數(shù)據(jù)信元，則直接丟棄此數(shù)據(jù)包。
【專利摘要】本申請公開了一種用于代數(shù)交換引擎數(shù)據(jù)包分組重組的解碼方法，屬于通信技術(shù)領(lǐng)域，涉及到代數(shù)交換和網(wǎng)絡(luò)編碼領(lǐng)域。本發(fā)明是具有網(wǎng)絡(luò)編碼功能的代數(shù)交換引擎中的解碼算法，該算法能夠利用編碼信元中的冗余信息，通過對信元的異或運算，恢復(fù)出在交換過程中丟失的信元。這種解碼功能能夠減小數(shù)據(jù)包在交換過程中的丟失率，從而達到增加網(wǎng)絡(luò)吞吐量，提高通信效率等目標(biāo)。
【IPC分類】H04L1/00
【公開號】CN105187159
【申請?zhí)枴緾N201510562750
【發(fā)明人】呂士杰, 李碩彥, 張明龍, 朱鍵, 馬麗, 李揮
【申請人】香港中文大學(xué)深圳研究院
【公開日】2015年12月23日
【申請日】2015年9月7日