基于UDP的带自适应冗余编码的无线P2P传输模型研究与实现

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随着物联网、无线传感器网络和无线局域网等无线网络技术的不断发展,无线设备间的数据传输变得越来越频繁,数据量也日益增加,如设备间数据同步、实时通信和多媒体文件传输等。若将P2P网络技术应用到无线网络中,就能大大的加快数据传输速度,提高传输效率。然而无线网络和有线网络在传输信道、调制解调等方面上存在巨大差异,网络负面因素的影响在无线网络中会尤为明显,如丢包率、误码率和网络延时都将更高,网络抖动也更加复杂等,使得原本为有线网络设计的传统P2P模型在无线网络中普遍存在着巨大的性能损失。由于无线网络的带宽资源有限,且多数是非对称式网络,P2P模型的搜索和下载很容易占用过多的网络带宽,造成网络拥塞和丢包,降低网络性能。本文针对无线网络,提出了一种基于UDP的带自适应冗余编码数据的无线P2P传输模型,其具体工作包括:(1)设计并实现了一套使用TCP传输控制信息,使用UDP传输数据信息的完整的数据传输协议;(2)设计并实现了基于固定时间内网络丢包率的UDP速率控制算法;(3)设计并实现了能根据整体丢包率进行冗余比调整的两种不同编码格式的冗余编码数据传输机制,能够恢复部分丢失数据包,减少重传次数;(4)设计并实现了数据包层面上的数据重传,保证了文件传输的完整性;(5)最后,我们还搭建了一个小型无线P2P网络,对模型的性能进行了不同网络场景下的对比测试。实验数据最终表明,在网络拥塞程度较高,丢包率较高的无线网络环境下以及在网络存在较高网络延时和网络抖动的情况下,本文提出的P2P传输模型相对于应用最为广泛的BitTorrent和D-LAN具有更高的传输速度,能够更好的适应变化多端的无线网络,提供更稳定的传输性能。同时,实验数据表明,本模型由于传输了部分冗余编码数据,丢失的数据包有较高概率能够被接收端恢复,因此大大的减少了由于拥塞和延时等负面因素引起的丢包重传,避免了再重传加剧网络环境恶化,提高了传输效率。
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