CN103078919A

CN103078919A - 一种二次封装的数据传输方法

Info

Publication number: CN103078919A
Application number: CN2012105842651A
Authority: CN
Inventors: 陈利虎; 杨磊; 白玉铸; 绳涛; 刘鹏飞; 何思捷
Original assignee: National University of Defense Technology
Current assignee: National University of Defense Technology
Priority date: 2012-12-28
Filing date: 2012-12-28
Publication date: 2013-05-01
Anticipated expiration: 2032-12-28
Also published as: CN103078919B

Abstract

本发明公开了一种二次封装的数据传输方法，包括步骤：S1：第一通信节点将数据拆分成可变长度的数据段，并第一次封装为多个与通信信道无关的一次数据包；S2：第一通信节点将多个一次数据包依次存储在数据缓冲区中；S3：第一通信节点从数据缓冲区中取出多个单位长度的存储内容，第二次封装为多个与通信信道相关的二次数据包后发送给第二通信节点；S4：第二通信节点接收多个二次数据包，将其中的有效数据还原成一次数据包；S5：第二通信节点存储并解析一次数据包得到数据。本发明能根据信道情况按需进行有效数据的长度设定，应用更灵活，能屏蔽信道差异且与现有通信体制兼容。

Description

一种二次封装的数据传输方法

技术领域

本发明涉及数据传输协议领域，特别地，涉及一种二次封装的数据传输方法。

背景技术

现有的通信节点之间的数据传输一般都采用标准的协议，但是在一些特殊的应用场合，标准协议的数据传输方式格式固定，不能根据需要调整格式，可能限制数据传输的速度以及数据传输的容量。例如：

航天器测控工作中的测控数据传输。航天器测控的作用是对航天器的飞行轨道、姿态及其上的设备进行跟踪测量与控制，保证航天器按照设计要求运行，完成规定的航天任务。航天器测控工作主要包括距离测量、速度测量、角度测量、遥测和遥控。测距、测速和测角主要通过载波测量和脉冲雷达完成，主要用于航天器的轨道确定。航天器遥测是在航天器上对其内部和外部有关对象的参数进行测量，将测量结果通过无线电链路传送至地面接收点，经有关处理后按要求送至用户的一种远距离测量手段。航天器遥控是指将指令处理后通过无线电链路上传至航天器，由航天器接收、处理然后执行的一种远距离控制手段。航天器测控对于了解掌握航天器工作状态、工作环境和各分系统工作情况，以便更好的组织航天器管理活动，确保其正常运行，起着重要作用。

目前我国航天器测控主要使用统一S波段测控体制（USB测控帧），上、下行数据链路采用PCM编码，信号在传输时以数字形式（通常用二进制码）表示。图1给出了传统的PCM遥测帧格式的示意图，图2给出了传统的PCM遥测帧的信息格式的示意图。有图可知，PCM遥测帧中，128路构成一帧，128帧构成一格式，一个格式中，每一路的内容都是固定的，不能够在遥测过程中根据需要进行调整。由于航天器测控中数据传输的两个通信端节点：航天器与地面接收点是相对固定的对应的通信连接，不能按需调整；针对不同的传输信道，需要开发相应接口的数据的封装和还原方法，软件开发的难度和工作量较大。

发明内容

本发明目的在于提供一种应用灵活、能屏蔽信道差异且与现有通信体制兼容的二次封装的数据传输方法，以解决现有通信协议数据格式固定，不能按需调整的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种二次封装的数据传输方法，包括以下步骤：

S1：第一通信节点将数据拆分成可变长度的数据段，并将各个所述可变长度的数据段第一次封装为多个一次数据包；

S2：所述第一通信节点将所述多个一次数据包依次存储在数据缓冲区中；

S3：所述第一通信节点从所述数据缓冲区中取出多个单位长度的存储内容，第二次封装为对应的多个二次数据包后发送给第二通信节点；

S4：所述第二通信节点接收所述多个二次数据包，并解析还原成所述一次数据包；

S5：所述第二通信节点存储并解析所述一次数据包得到所述数据。

作为本发明的进一步改进：

所述一次数据包中包含有属性信息，所述属性信息包括：当前一次数据包的地址信息、当前一次数据包的索引信息、以及当前一次数据包中的有效数据的类型信息和长度信息。

所述索引信息包括：当前一次数据包的标识信息、当前一次数据包所在的数据帧的标识信息、以及当前一次数据包所属的应用的标识信息。

所述地址信息包括：当前一次数据包发往的接收方地址信息、以及发出当前一次数据包的发送方地址信息。

所述一次数据包中还包含有通过所述有效数据计算得到、并用于侦测所述有效数据在传输过程中产生的错误的校验信息。

所述一次数据包中还添加有：包含有同步信息并用于标识当前一次数据包的起始的包头信息、以及包含有同步信息并用于标识当前一次数据包的结束的包尾信息。

所述步骤S1中：

进行所述第一次封装前，根据所述数据的类型信息确定当前一次数据包对应的数据段的长度信息；

进行所述第一次封装时，复制所述包头信息、地址信息、类型信息、长度信息以及索引信息作为所述一次数据包的数据头；复制所述数据段作为当前一次数据包的有效数据；根据所述有效数据计算得到校验信息，将所述校验信息及所述包尾信息作为二次数据包的数据尾。

所述步骤S2中，所述第一通信节点根据所述一次数据包的生成顺序将所述多个一次数据包依次存储在数据缓冲区中。

所述步骤S5包括以下步骤：

S501：所述第二通信节点将所述一次数据包依次存储为临时数据；

S502：从所述临时数据中查询所述包头信息，再查找所述包头信息对应的包尾信息，进行以下步骤：

SA：若所述包头信息及所述包尾信息均找到，则解析所述一次数据包得到所述数据段并依次存储；

SB：若找到所述包头信息，而未找到所述包尾信息，则将上一次解析完成位置之后的数据移出到缓存数据中；

SC：若未找到所述包头信息，则将上一次解析完成位置之后的数据移出到缓存数据中，并清空所述临时数据；

S503：完成所述步骤SB或者所述步骤SC后，将所述缓存数据中的内容添加到所述临时数据的头部。

所述二次数据包为与所述第一通信节点与所述第二通信节点之间的物理信道匹配的标准数据包或者数据帧。

本发明具有以下有益效果：

本发明的二次封装的数据传输方法，采用二次封装的数据传输方式，第一次封装采用有效数据为可变长度的、与通信信道无关的一次数据包进行传输，可以根据信道的实际情况按需进行有效数据的长度设定，应用更灵活，并可屏蔽具体信道的差异。即发送方和接收方的核心软件可使用更为灵活的通用数据包格式；还可提高测控传输灵活性，而且数据封装和解析方法是统一的，可提高测控软件的通用性。针对不同的传输信道，只需要开发相应接口（即二次封装和还原方法）即可，可减小软件开发的难度和工作量。同时，在第一通信节点与第二通信节点之间采用有效数据长度固定的、与通信信道相关的二次数据包的数据传输格式，可适用于远距离的或者节点连接关系多样化的链路条件，并可使得本发明的二次封装的数据传输方法与现行的各种通信体制完全兼容。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是传统的PCM遥测帧的数据格式的示意图；

图2是传统的PCM遥控帧的信息格式的示意图；

图3是本发明优选实施例1的二次封装的数据传输方法的流程示意图；

图4是本发明优选实施例1的第一次封装一次数据包的处理流程示意图；

图5是本发明优选实施例1的步骤S5的处理流程示意图；

图6是本发明优选实施例1的一次数据包的格式示意图；

图7是本发明优选实施例1的数据打包及解包的过程示意图；以及

图8是本发明优选实施例2的一次数据包的格式示意图。

图例说明：

1、数据段；2、一次数据包；3、单位长度的存储内容；4、二次数据包。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

实施例1：

第一通信节点与第二通信节点建立连接并进行数据通信。参见图3、图7，在二者之间实现本发明的二次封装的数据传输方法，包括以下步骤：

S1：第一通信节点将数据拆分成可变长度的数据段，并将各个可变长度的数据段第一次封装为多个与通信信道无关的一次数据包。一次数据包中的有效数据为可变长度，实际应用中，该长度可以根据第一通信节点和第一通信节点之间的信道的实际情况按需进行设定，以起到节约信道资源的作用。

本实施例中，如图6所示，一次数据包中包含有属性信息，属性信息包括：当前一次数据包的地址信息、当前一次数据包的索引信息、以及当前一次数据包中的有效数据的类型信息和长度信息。其中：

索引信息包括：当前一次数据包的标识信息、当前一次数据包所在的数据帧的标识信息、以及当前一次数据包所属的应用的标识信息。

地址信息包括：当前一次数据包发往的接收方地址信息、以及发出当前一次数据包的发送方地址信息。

一次数据包中还包含有通过有效数据计算得到、并用于侦测有效数据在传输过程中产生的错误的校验信息。

本实施例中，一次数据包中还添加有：包含有同步信息并用于标识当前一次数据包的起始的包头信息、以及包含有同步信息并用于标识当前一次数据包的结束的包尾信息。

本实施例中，如图4所示，第一次封装一次数据包的步骤还包括进行以下步骤：

S101：进行第一次封装前，根据数据的类型信息确定当前一次数据包对应的数据段的长度信息。

S102：进行第一次封装时，复制包头信息、地址信息、类型信息、长度信息以及索引信息作为一次数据包的数据头。

S103：复制数据段作为当前一次数据包的有效数据。

S104：根据有效数据计算得到校验信息，将校验信息及包尾信息作为二次数据包的数据尾。

S2：第一通信节点根据一次数据包的生成顺序将多个一次数据包依次存储在数据缓冲区中。

S3：第一通信节点从数据缓冲区中取出多个单位长度的存储内容，第二次封装为对应的多个二次数据包后发送给第二通信节点。第二次封装使得本发明的数据传输方法能与现行的通信体制兼容。

本实施例中，二次数据包为与第一通信节点与第二通信节点之间的物理信道匹配的标准数据包或者数据帧，例如PCM组帧、USB数据帧等。

S4：第二通信节点接收多个与通信信道相关的二次数据包，并解析还原成一次数据包。该还原步骤是采用二次数据包对应的标准解包方法实现的，为现有通信体制中的惯用方法。

S5：第二通信节点存储并解析一次数据包得到数据。

本实施例中，如图5所示，步骤S5具体包括以下步骤：

S501：第二通信节点将一次数据包依次存储为临时数据。

S502：从临时数据中查询包头信息，再查找包头信息对应的包尾信息，进行以下步骤：

SA：若包头信息及包尾信息均找到，则解析一次数据包得到数据段并依次存储。

SB：若找到包头信息，而未找到包尾信息，则将上一次解析完成位置之后的数据移出到缓存数据中。

SC：若未找到包头信息，则将上一次解析完成位置之后的数据移出到缓存数据中，并清空临时数据。

S503：完成所述步骤SB或者所述步骤SC后，将缓存数据中的内容添加到临时数据的头部。

综上可知，本发明的二次封装的数据传输方法，第一次封装采用有效数据为可变长度的、与通信信道无关的一次数据包，可以根据信道的实际情况按需进行有效数据的长度设定，应用更灵活，并可屏蔽具体信道的差异。即发送方和接收方的核心软件可使用更为灵活的通用数据包格式；还可提高测控传输灵活性，而且数据封装和解析方法是统一的，可提高测控软件的通用性。针对不同的传输信道，只需要开发相应接口（即二次封装和还原方法）即可，可减小软件开发的难度和工作量。同时，在第一通信节点与第二通信节点之间采用有效数据长度固定的、与通信信道相关的数据传输格式，可适用于远距离的或者节点连接关系多样化的链路条件，并可使得本发明的二次封装的数据传输方法与现行的各种通信体制完全兼容。

实施例2：

本实施例中，以航天器测控为例，设航天器为第一通信节点，地面测控点为第二通信节点，航天器与地面测控点之间通过专用的无线链路连接。与实施例1类似，采用本发明的二次封装的数据传输方法在二者之间实现遥测数据下行的传输，包括以下步骤：

S1：航天器将下行数据拆分成可变长度的数据段，并将各个可变长度的数据段第一次封装为多个一次数据包。

本实施例中，一次数据包的字段格式如图8所示，由图可见，一次数据包中，有效数据（应用数据）之前，依次设置有，包头、目的地址、源地址、数据类型、APID、包ID、帧ID、数据长度，而在应用数据之后，设有校验码及包尾。如表1所示，一次数据包中各字段的长度及含义如表1所示：

表1一次数据包中各字段的长度及含义

表1中，数据类型的代码可设置为以下几类，且其含义如表2所示：

表2数据类型的代码及含义

表1中，APID的代码的主要几类及其含义如下表3所示：

表3APID的部分代码及含义

表3中，AIS为Automatic Identification System，船舶自动身份识别系统。

本实施例中，第一次封装一次数据包的步骤还包括进行以下步骤：

S101：进行第一次封装前，根据数据的类型信息确定当前一次数据包对应的数据段的长度信息。如表2所示，数据类型为U8（无符号8位整型）时，数据元素的大小为1；则数据类型为Double（双精度浮点型）时，数据元素的大小为8，则确定数据段的长度信息应考虑数据元素的大小，以保证数据段的数据元素都是完整的。

S102：进行第一次封装时，复制包头、目的地址、源地址、数据类型及APID，并计算包ID、帧ID和数据长度，作为一次数据包的数据头；复制数据段作为当前一次数据包的有效数据（即应用数据）；根据有效数据计算得到校验信息，将校验信息及包尾信息作为二次数据包的数据尾。

S2：航天器接收多个一次数据包，依据一次数据包生成顺序将多个一次数据包依次存储在数据缓冲区中。

S3：航天器从数据缓冲区中取出多个单位长度的存储内容，第二次封装为对应的多个二次数据包后发送给地面测控点。

本实施例中，二次数据包为与航天器与地面测控点之间的物理信道匹配的标准数据包或者数据帧，例如USB数据帧等。

S4：地面测控点接收多个二次数据包，并解析还原成一次数据包。该还原步骤是采用二次数据包对应的标准解包方法实现的，为现有通信体制中的惯用方法。

S5：地面测控点存储并解析一次数据包得到数据。

本实施例中，步骤S5具体包括以下步骤:

S501：地面测控点将一次数据包依次存储为临时数据。

综上可知，本发明的二次封装的数据传输方法，使用一次数据包的有效数据为可变长度的测控协议，一次数据包的类型可根据应用需求定制。在遥测过程中，可按需下传数据，与传统PCM测控体制相比，更加灵活；一次数据包与通信信道无关，二次数据包与通信信道相关，既可屏蔽具体信道的差异，又可兼容多种通信体制。即发送方和接收方的核心软件可使用更为灵活的通用数据包格式；还可提高测控传输灵活性，而且数据封装和解析方法是统一的，可提高测控软件的通用性。针对不同的传输信道，只需要开发相应接口（即二次封装和还原方法）即可，可减小软件开发的难度和工作量。另外，通过两次封装屏蔽物理信道差异，因此该协议可支持统一S波段、ISM等各种通信体制，并且也可以用于有线通信测试（如CAN总线）。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种二次封装的数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的数据传输方法，其特征在于，所述一次数据包中包含有属性信息，

所述属性信息包括：当前一次数据包的地址信息、当前一次数据包的索引信息、以及当前一次数据包中的有效数据的类型信息和长度信息。

3.根据权利要求2所述的数据传输方法，其特征在于，所述索引信息包括：当前一次数据包的标识信息、当前一次数据包所在的数据帧的标识信息、以及当前一次数据包所属的应用的标识信息。

4.根据权利要求3所述的数据传输方法，其特征在于，所述地址信息包括：当前一次数据包发往的接收方地址信息、以及发出当前一次数据包的发送方地址信息。

5.根据权利要求4所述的数据传输方法，其特征在于，所述一次数据包中还包含有通过所述有效数据计算得到、并用于侦测所述有效数据在传输过程中产生的错误的校验信息。

6.根据权利要求5所述的数据传输方法，其特征在于，所述一次数据包中还添加有：包含有同步信息并用于标识当前一次数据包的起始的包头信息、以及包含有同步信息并用于标识当前一次数据包的结束的包尾信息。

7.根据权利要求6所述的数据传输方法，其特征在于，所述步骤S1中：

8.根据权利要求7所述的数据传输方法，其特征在于，所述步骤S2中，所述第一通信节点根据所述一次数据包的生成顺序将所述多个一次数据包依次存储在数据缓冲区中。

9.根据权利要求7或8所述的数据传输方法，其特征在于，所述步骤S5包括以下步骤：

S502:从所述临时数据中查询所述包头信息，再查找所述包头信息对应的包尾信息，进行以下步骤：

10.根据权利要求8所述的数据传输方法，其特征在于，所述二次数据包为与所述第一通信节点与所述第二通信节点之间的物理信道匹配的标准数据包或者数据帧。