CN103944671A - 基于多信道聚合的超宽带机载数据的实时传输方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种基于多信道聚合的超宽带机载数据的实时传输方法及系统，其中方法包括步骤：将多个无线传输设备的收发模块设置在不同的载波频率点上，以构成多条无线信道链路；发送端收发模块将业务数据拆分为多个数据包，并将传输数据包标记后组装成帧，主要通过五元组参数或者七元组参数的方式对数据包进行标记，再通过以太网的媒体接入层或者网络层传输给接收端收发模块；接收端收发模块从多个无线传输链路中接收数据包，并按照数据包中的拆分数据包序号对业务数据进行组装，还原成原始数据。本发明通过多信道聚合的方式实现机载超宽带数据的远程实时传输，能够使机载无线数据传输速率提高到现有设备传输速率的数倍。

Description

基于多信道聚合的超宽带机载数据的实时传输方法及系统

技术领域

本发明涉及一种机载数据的实时传输，尤其涉及一种基于多信道聚合的超宽带机载数据的实时传输方法与系统。

 

背景技术

低空地面监测多采用无人机摄影或机载雷达技术，将监测数据实时传输至地面需要很高的传输速率。现有远程宽带无线数据传输系统仅仅从调制的角度解决了的无线传输的多径效应和多普勒效应问题，其数据传输带宽已经达到极限，但是仍然不能提供目前机载数据实时传输所需要的带宽。并且目前机载远程宽带无线数据传输通常采用点对点单条通信链路，通信链路带宽局限于一个发送模块与接收模块的之间传输带宽，尤其是对于非视距无线传输场合。因此目前常规方法远远不能满足遥感或影像业务提供方的数据产生速度。

 

发明内容

本发明针对现有技术不能满足遥感或影像业务提供方的数据产生速度的缺陷，提供一种能够使机载无线数据传输速率提高到现有设备传输速率的数倍的基于多信道聚合的超宽带机载数据的实时传输方法与系统。

本发明为解决其技术问题提供了一种基于多信道聚合的超宽带机载数据的实时传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

将多个无线传输设备的收发模块设置在不同的载波频率点上，以构成多条无线信道链路，该无线信道链路指飞机—地面的直接传输模式下的信道链路；

发送端收发模块根据接收端的请求将宽带数据源的业务数据拆分为多个数据包，并将传输数据包标记后组装成帧，再通过多条无线信道链路从以太网的媒体接入层或者网络层传输给接收端收发模块；

若发送端收发模块通过媒体接入层传输数据包，则采用五元组参数的形式对拆分后的数据包进行标记，将五元组参数作为组装帧的帧头的一部分，数据包作为帧的数据部分，五元组参数包括源MAC地址、目的MAC地址、业务标志号、数据块长和拆分数据包序号，一个源MAC地址和一个目的MAC地址对应一条无线信道链路，一个业务标志号标记一个业务数据源，拆分数据包序号用于标记拆包和组装包的顺序，数据长度标明每帧的数据包大小；

若发送端收发模块通过网络层传输数据包，则采用七元组参数的形式对拆分后的数据包进行标记，将七元组参数作为组装帧的帧头的一部分，数据包作为帧的数据部分；七元组参数包括源IP地址，目的IP地址，源MAC地址、目的MAC地址、业务标志号、数据块长度和拆分数据包序号；一个IP地址标记一台设备，一个源MAC地址和一个目的MAC地址对应一条信道链路，一个业务标志号标记一个业务数据源，拆分数据包序号用于标记拆包和组装包的顺序，数据长度标明每帧的数据包大小。

接收端收发模块从多个无线传输链路中接收数据包，并按照数据包中的拆分数据包序号对业务数据进行组装，还原成原始数据。

本发明所述的方法中，接收端收发模块通过无线传输链路接收数据包后，通过数据缓存指针来存储数据包，并进行解包，将帧首部去掉，再将数据部分进行存储。

本发明所述的方法中，作为业务提供方的发送端收发模块在标记好数据包后，将组装帧排成队列的形式，按照接收端请求数据时提供的接收地址依次将帧队列的帧按序分配给各条无线信道链路传输，所有的无线信道链路将依次分配的帧传输后，再重新依次将后续的帧分配给多个无线信道链路传输。

本发明所述的方法中，作为业务请求方的接收端收发模块通过在多个无线信道链路上接收目的MAC地址与接收无线信道链路地址匹配的帧，然后按业务标志号送给不同的业务数据接收处理流程依次循环从各接收队列中取出数据包并按拆分数据包序号还原成原始数据。

本发明还提供了一种基于多信道聚合的超宽带机载数据的实时传输系统，该系统包括：

多个无线传输设备上的发送端收发模块和接收端收发模块，设置在不同的载波频率点上，用于构成多条无线信道链路，该无线信道链路指飞机—地面的直接传输模式下的信道链路；

发送端收发模块用于根据接收端的请求将宽带数据源的业务数据拆分为多个数据包，并将传输数据包标记后组装成帧，再通过多条无线信道链路从以太网的媒体接入层或者网络层传输给接收端的收发模块；

若通过媒体接入层传输数据包，则采用五元组参数的形式对拆分后的数据包进行标记，将五元组参数作为组装帧的帧头的一部分，数据包作为帧的数据部分，五元组参数包括源MAC地址、目的MAC地址、数据业务标志号、数据块长和拆分数据包序号，一个源MAC地址和一个目的MAC地址对应一条无线信道链路，一个业务标志号标记一个业务数据源，拆分数据包序号用于标记拆包和组装包的顺序，数据长度标明每帧的数据包大小；

若通过网络层传输数据包，则采用七元组参数的形式对拆分后的数据包进行标记，将七元组参数作为组装帧的帧头的一部分，数据包作为帧的数据部分，七元组参数包括源IP地址，目的IP地址，源MAC地址、目的MAC地址、数据业务标志号、数据块长度和拆分数据包序号；一个IP地址标记一台设备，一个源MAC地址和一个目的MAC地址对应一条信道链路，一个业务标志号标记一个业务数据源，拆分数据包序号用于标记拆包和组装包的顺序，数据长度标明每帧的数据包大小；

接收端收发模块用于从多个无线传输链路中接收数据包，并按照数据包中的拆分数据包序号对业务数据进行组装，还原成原始数据。

本发明所述的系统中，接收端收发模块通过无线传输链路接收数据包后，通过数据缓存指针来存储数据包，并进行解包，将帧首部去掉，再将数据部分进行存储。

本发明所述的系统中，发送端收发模块和接收端收发模块上均安装有网络适配器及接口。

实施本发明产生的有益效果是：本发明从信道链路聚合的角度，提出一种基于多信道聚合的超宽带机载数据的实时传输方法与系统，采用多链路聚合方式共同承载一个业务提供方到一个业务请求方的一个或多个业务数据的传输。聚合链路由多个无线信道链路通过流程控制组成，每条无线信道链路由设置在不同的载波频点的一套无线发送模块和接收模块组成，本发明通过多链路聚合的方式实现机载超宽带数据的远程实时传输，能够使机载无线数据传输速率提高到现有设备传输速率的数倍。 

 

附图说明

图1为本发明实施例基于多信道聚合的超宽带机载数据的实时传输系统示意图；

图2a为本发明实施例的五元组数据帧格式；

图2b为本发明实施例的七元组数据帧格式； 

图3为本发明实施例的两无线信道链路时的帧传输队列示意图；

图4为本发明实施例二源数据业务在聚合信道链路里传输的示意图；

图5为本发明实施例业务提供方（发送端）的数据传输流程图；

图6为本发明实施例业务请求方（接收端）的数据传输流程图；

图7为本发明实施例为第I路链路上业务请求方与业务提供方之间的收发流程图。

 

具体实施方式

为了使本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，特用较佳的实施例及配合详细的说明，说明如下：

本发明实施例基于多信道聚合的超宽带机载数据的实时传输系统，采用多信道聚合方式共同承载一个宽带数据源的传输，从而实现多个信道链路为一个宽带数据源服务。该系统包括多个无线传输设备上的发送端收发模块和接收端收发模块，收发模块设置在不同的载波频率点上，用于构成多条无线信道链路，多个无线信道链路通过流程控制进行数据传输；如图1所示，在业务提供方的发送端和业务请求方的接收端之间形成多条无线信道链路，该无线信道链路指飞机—地面的直接传输模式下的信道链路。业务请求方所请求的业务数据通过该多条无线信道链路传输。本发明的一个实施例中，在每个收发模块（包括发送模块和接收模块）中安装网络适配器及接口，传输双方都通过以太网来进行数据传输。

发送端收发模块用于根据接收端的请求将一个宽带数据源的业务数据拆分为多个数据包，并将传输数据包标记后组装成帧，再通过多条无线信道链路从以太网的媒体接入层或者网络层传输给接收端的收发模块；

若发送端收发模块通过媒体接入层传输数据包，则采用五元组参数的形式对拆分后的数据包进行标记，将五元组参数作为组装帧的帧头的一部分，如图2a、2b所示，数据包作为帧的数据部分，五元组参数包括源MAC地址、目的MAC地址、业务标志号、数据块长和拆分数据包序号，一个源MAC地址和一个目的MAC地址对应一条无线信道链路，一个业务标志号标记一个业务数据源，拆分数据包序号用于标记拆包和组装包的顺序，数据长度标明每帧的数据包大小；

若发送端收发模块通过网络层传输数据包，则采用七元组参数的形式对拆分后的数据包进行标记，将七元组参数作为组装帧的帧头的一部分，数据包作为帧的数据部分；七元组参数包括源IP地址，目的IP地址，源MAC地址、目的MAC地址、业务标志号、数据块长度和拆分数据包序号；一个IP地址标记一台设备，一个源MAC地址和一个目的MAC地址对应一条信道链路，一个业务标志号标记一个业务数据源，拆分数据包序号用于标记拆包和组装包的顺序，数据长度标明每帧的数据包大小。

接收端收发模块从多个无线传输链路中接收数据包，并按照数据包中的拆分数据包序号对业务数据进行组装，还原成原始数据。

本发明的一个实施例中，作为业务提供方的发送端收发模块在标记好数据包后，将组装帧排成队列的形式，按照接收端请求数据时提供的接收地址依次将帧队列的帧按序分配给各条无线信道链路传输，所有的无线信道链路将依次分配的帧传输后，再重新依次将后续的帧分配给多个无线信道链路传输。如图3所示，为两无线信道链路时，业务请求方通过两无线信道链路接收数据帧。

作为业务请求方的接收端收发模块通过在多个无线信道链路上接收目的MAC地址与接收无线信道链路地址匹配的帧，然后按业务标志号送给不同的业务数据接收处理流程依次循环从各接收队列中取出数据包并按拆分数据包序号还原成原始数据。如图4所示，为两无线信道链路的情况下，二源数据业务在聚合信道链路里传输的示意图。业务提供方1011与业务请求方2011之间形成两个无线信道链路，即业务提供方1011的发送模块1021与业务请求方2011的接收模块2022之间形成一条无线信道链路，业务提供方1011的发送模块1021与业务请求方2011的接收模块2022之间形成一条无线信道链路；业务提供方1011的发送模块1022与业务请求方2011的接收模块2021之间形成另一条无线信道链路。

本发明的一个实施例中，接收端收发模块通过无线传输链路接收数据包后，通过数据缓存指针来存储数据包，并进行解包，将帧首部去掉，再将数据部分进行存储。

本发明实施例基于多信道聚合的超宽带机载数据的实时传输方法基于上述系统，主要包括包括以下步骤：

将多个无线传输设备的收发模块设置在不同的载波频率点上，以构成多条无线信道链路，该无线信道链路指飞机—地面的直接传输模式下的信道链路；

发送端收发模块根据接收端的请求将宽带数据源的业务数据拆分为多个数据包，并将传输数据包标记后组装成帧，再通过多条无线信道链路从以太网的媒体接入层或者网络层传输给接收端收发模块；

若发送端收发模块通过媒体接入层传输数据包，则采用五元组参数的形式对拆分后的数据包进行标记，将五元组参数作为组装帧的帧头的一部分，数据包作为帧的数据部分，五元组参数包括源MAC地址、目的MAC地址、业务标志号、数据块长和拆分数据包序号，一个源MAC地址和一个目的MAC地址对应一条无线信道链路，一个业务标志号标记一个业务数据源，拆分数据包序号用于标记拆包和组装包的顺序，数据长度标明每帧的数据包大小；

若发送端收发模块通过网络层传输数据包，则采用七元组参数的形式对拆分后的数据包进行标记，将七元组参数作为组装帧的帧头的一部分，数据包作为帧的数据部分；七元组参数包括源IP地址，目的IP地址，源MAC地址、目的MAC地址、业务标志号、数据块长度和拆分数据包序号；一个IP地址标记一台设备，一个源MAC地址和一个目的MAC地址对应一条信道链路，一个业务标志号标记一个业务数据源，拆分数据包序号用于标记拆包和组装包的顺序，数据长度标明每帧的数据包大小。

接收端收发模块从多个无线传输链路中接收数据包，并按照数据包中的拆分数据包序号对业务数据进行组装，还原成原始数据。

作为业务提供方的发送端收发模块在标记好数据包后，将组装帧排成队列的形式，按照接收端请求数据时提供的接收地址依次将帧队列的帧按序分配给各条无线信道链路传输，所有的无线信道链路将依次分配的帧传输后，再重新依次将后续的帧分配给多个无线信道链路传输。以第I路的数据收发为例，如图5所示，为业务提供方（发送端）的数据传输流程图。

本发明的一个实施例中，接收端收发模块通过无线传输链路接收数据包后，通过数据缓存指针来存储数据包，并进行解包，将帧首部去掉，再将数据部分进行存储。如图6所示，为业务请求方（接收端）的数据传输流程图；如图7所示，为第I路链路收发流程图。

本发明可用于军事、测绘、灾害应急响应、环境监测等领域。尤其适用于无人机或机载雷达在进行低空地面数据采集和监测时，需将大量的紧急数据实时传输至地面的场景。

上文仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种基于多信道聚合的超宽带机载数据的实时传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

将多个无线传输设备的收发模块设置在不同的载波频率点上，以构成多条无线信道链路，该无线信道链路指飞机—地面的直接传输模式下的信道链路；

发送端收发模块根据接收端的请求将宽带数据源的业务数据拆分为多个数据包，并将传输数据包标记后组装成帧，再通过多条无线信道链路从以太网的媒体接入层或者网络层传输给接收端收发模块；

若发送端收发模块通过媒体接入层传输数据包，则采用五元组参数的形式对拆分后的数据包进行标记，将五元组参数作为组装帧的帧头的一部分，数据包作为帧的数据部分，五元组参数包括源MAC地址、目的MAC地址、业务标志号、数据块长和拆分数据包序号，一个源MAC地址和一个目的MAC地址对应一条无线信道链路，一个业务标志号标记一个业务数据源，拆分数据包序号用于标记拆包和组装包的顺序，数据长度标明每帧的数据包大小；

若发送端收发模块通过网络层传输数据包，则采用七元组参数的形式对拆分后的数据包进行标记，将七元组参数作为组装帧的帧头的一部分，数据包作为帧的数据部分；七元组参数包括源IP地址，目的IP地址，源MAC地址、目的MAC地址、业务标志号、数据块长度和拆分数据包序号；一个IP地址标记一台设备，一个源MAC地址和一个目的MAC地址对应一条信道链路，一个业务标志号标记一个业务数据源，拆分数据包序号用于标记拆包和组装包的顺序，数据长度标明每帧的数据包大小；

接收端收发模块从多个无线传输链路中接收数据包，并按照数据包中的拆分数据包序号对业务数据进行组装，还原成原始数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，接收端收发模块通过无线传输链路接收数据包后，通过数据缓存指针来存储数据包，并进行解包，将帧首部去掉，再将数据部分进行存储。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，作为业务提供方的发送端收发模块在标记好数据包后，将组装帧排成队列的形式，按照接收端请求数据时提供的接收地址依次将帧队列的帧按序分配给各条无线信道链路传输，所有的无线信道链路将依次分配的帧传输后，再重新依次将后续的帧分配给多个无线信道链路传输。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，作为业务请求方的接收端收发模块通过在多个无线信道链路上接收目的MAC地址与接收无线信道链路地址匹配的帧，然后按业务标志号送给不同的业务数据接收处理流程依次循环从各接收队列中取出数据包并按拆分数据包序号还原成原始数据。

5.一种基于多信道聚合的超宽带机载数据的实时传输系统，其特征在于，该系统包括：

多个无线传输设备上的发送端收发模块和接收端收发模块，设置在不同的载波频率点上，用于构成多条无线信道链路，该无线信道链路指飞机—地面的直接传输模式下的信道链路；

发送端收发模块用于根据接收端的请求将宽带数据源的业务数据拆分为多个数据包，并将传输数据包标记后组装成帧，再通过多条无线信道链路从以太网的媒体接入层或者网络层传输给接收端的收发模块；

若通过媒体接入层传输数据包，则采用五元组参数的形式对拆分后的数据包进行标记，将五元组参数作为组装帧的帧头的一部分，数据包作为帧的数据部分，五元组参数包括源MAC地址、目的MAC地址、数据业务标志号、数据块长和拆分数据包序号，一个源MAC地址和一个目的MAC地址对应一条无线信道链路，一个业务标志号标记一个业务数据源，拆分数据包序号用于标记拆包和组装包的顺序，数据长度标明每帧的数据包大小；

若通过网络层传输数据包，则采用七元组参数的形式对拆分后的数据包进行标记，将七元组参数作为组装帧的帧头的一部分，数据包作为帧的数据部分，七元组参数包括源IP地址，目的IP地址，源MAC地址、目的MAC地址、数据业务标志号、数据块长度和拆分数据包序号；一个IP地址标记一台设备，一个源MAC地址和一个目的MAC地址对应一条信道链路，一个业务标志号标记一个业务数据源，拆分数据包序号用于标记拆包和组装包的顺序，数据长度标明每帧的数据包大小；

接收端收发模块用于从多个无线传输链路中接收数据包，并按照数据包中的拆分数据包序号对业务数据进行组装，还原成原始数据。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，接收端收发模块通过无线传输链路接收数据包后，通过数据缓存指针来存储数据包，并进行解包，将帧首部去掉，再将数据部分进行存储。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，发送端收发模块和接收端收发模块上均安装有网络适配器及接口。