CN105120439B - 北斗长报文通信方法 - Google Patents

北斗长报文通信方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种北斗长报文通信方法，发送端将长报文分割成能够用北斗短报文协议发送的多条分包数据，再将分解后的多条分包数据通过北斗短报文协议发送给接收端，其特征在于：所述分包数据包括包头和数据正文两部分，其中包头包含的内容有：分包标识；末包标识；分包ID；所属长报文ID；接收端对收到的分包数据进行缓存，待接收端收到包含有末包标识的分包数据后，根据每个分包数据中的分包ID来确定分包数据的顺序，然后对属于同一个长报文的所有分包数据进行合并。与现有技术相比，本发明可以对发送端对长报文的所有分包是否发送完毕、接收端对某一长报文所有分包是否接收完整都能进行准确判断。

Description

北斗长报文通信方法
技术领域
本发明涉及一种北斗长报文通信方法。
背景技术
北斗卫星导航定位系统的民用短报文通信中的报文最大长度只有120个字节左右，每次传输的数据量非常有限，而且在发送频度上也有很大的限制(一分钟发送一次)，这大大限制了基于北斗通信功能的应用开发(很多实际应用中往往需要传输远大于120字节的数据)。因此，北斗长报文通信方法的实现具有非常重要的实际意义。
此外，北斗短报文通信协议在OSI参考模型中属于数据链路层，但并没有实现链路控制功能，即数据的可靠性传输机制，这对于长报文协议至关重要。
申请号为CN201410014552.8的中国发明专利公开了一种《利用北斗短报文通信实现北斗中长报文通信功能的方法》，但该方法中，对一个中长报文，接收端如何判断接收是否完整，即所有分包都已接收，接收端如何判断发送端已发送完毕，没有给出一个可靠的解决方式；另外，在传输过程中，出现丢包现象时如何处理，如何实现发送端和接收端之间的补包机制及如何避免发送端和接收端之间的等待死锁问题，也没有给出详细的方案，因此有待于进一步改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种发送端对长报文的所有分包是否发送完毕、接收端能可靠判断某一长报文所有分包是否接收完整、同时还具有补包机制的北斗长报文通信方法。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种北斗长报文通信方法，发送端将长报文分割成能够用北斗短报文协议发送的多条分包数据，再将分解后的多条分包数据通过北斗短报文协议发送给接收端，其特征在于：所述分包数据包括包头和数据正文两部分，其中包头包含的内容有：
分包标识：用来标识本分包数据为某长报文中的一个分包，不是独立的数据包；
末包标识：用来标识本分包数据是否是长报文的最后一个分包；
分包ID：用来指定本分包数据在原长报文所有分包数据中的唯一ID；
所属长报文ID：标明本分包数据属于哪个长报文；
接收端对收到的分包数据进行缓存，待接收端收到包含有末包标识的分包数据后，根据每个分包数据中的分包ID来确定分包数据的顺序，然后对属于同一个长报文的所有分包数据进行合并；最后根据合并的结果，给发送端返回一条“接收成功”反馈信息或“补包请求”反馈消息，“补包请求”反馈消息包含所属长报文ID和丢失的分包ID；
发送端根据收到的反馈消息，如为“补包请求”反馈消息，则将丢失的相应长报文的相应分包数据重新发送给接收端。
作为改进，接收端根据分包ID和所属长报文ID来判定是否收到重复的分包数据，如果收到了重复的分包数据，则把重复的分包数据丢弃。
再改进，发送端与接收端在分包数据传输过程中出现丢包情况有五种：
第一种，接收端有其它分包数据没有收到，但包含末包标识的分包数据收到，发送端收到接收端发来的“补包请求”反馈消息；
第二种情况：发送给接收端的包含末包标识的分包数据丢失；
第三种情况：接收端所有分包数据全部收到，但接收端发送给发送端的反馈消息丢失，发送端没有收到接收端的反馈消息；
第四种情况：接收端有其它分包数据丢失，但包含末包标识的分包数据收到，接收端给发送端收发送的“补包请求”反馈消息丢失；
第五种情况：发送端发给接收端的补包数据全部丢失，即发送端发送了补包数据，但接收端一个也没收到；
针对上述五种丢包情况，通过如下补包机制进行处理：
针对第一种情况，接收端收到包含末包标识的分包数据后，由此判断发送端针对某一长报文所有的分包数据均发送结束，接收端按照分包合并后的反馈规则，给发送端返回一条反馈消息，反馈消息包含所属长报文ID和丢失的分包ID，发送端收到反馈消息后，根据反馈消息中的所属长报文ID和丢失的分包ID找到该长报文中相应丢失的分包数据，然后再根据反馈消息所在的短报文的发送地址将丢失的分包数据重新发送给接收端；
针对第二种情况，由于接收端没有收到包含末包标识的分包数据，因此无法判断发送端是否发送结束，也就无法启动分包合并操作，因此不会向发送端发送反馈消息，此时，发送端和接收端会进入互相等待的“死锁”状态，即——接收端等待发送端的包含末包标识的分包数据，发送端等待接收端的反馈消息，为避免这种死锁状态，在发送端设置定时器解锁机制，即：设置一个60～70秒的定时器，在一个长报文的所有分包数据发送结束后，启动定时器，如果定时器计时结束还没有收到接收端发来的反馈消息，则认为反馈消息在传输中丢失，此时发送端向接收端补发一次包含末包标识的分包数据，然后重新启动定时器，为避免无限循环，定时器重新启动的次数不超过3次；三次重启的定时器计时结束后还没有收到接收端发来的反馈消息时，释放发送端与接收端之间的链路资源，本次通信失败；
针对第三种情况，发送端针对某一长报文的所有分包数据实际上已经成功传输，但“成功接收”的反馈消息丢失，由于发送端的定时器解锁机制，定时器计时结束后会重发包含末包标识的分包数据，对此，接收端接收到包含末包标识的分包数据后，根据所属长报文ID判定此长报文已接收完毕，则丢弃该分包数据，并发送“成功接收”的反馈消息给发送端；
针对第四种情况：接收端等待发送端的补包，发送端等待接收端的反馈消息，双方会进入互相等待的“死锁”状态，此时同样通过发送端的定时器解锁机制解决；
针对第五种情况：接收端一直等待发送端的补包，发送端等待接收端的再次反馈消息，也会进入“死锁”状态，此时同样通过发送端的定时器解锁机制解决。
再改进，针对第一种情况，接收端设置有超时机制：反复发送3次“补包请求”反馈消息后仍没有收到相应丢失分包数据，则放弃接收该分包数据。
再改进，针对第三种情况，接收端记录最后一次成功接收到的分包数据中的所属长报文ID，以此判断当前收到的分包数据是否属于最后一次传输的长报文。
再改进，发送端向某一接收端发送一长报文时，需要临时建立一条长报文传输链路，不同的发送端能同时与同一个接收端之间建立长报文传输链路，即：同一个接收端能同时接收不同的发送端发来的不同长报文；同一个发送端也能同时与不同的接收端建立长报文传输链路，即：同一个发送端能同时将不同的长报文发送给不同的接收端。
再改进，同一个发送端能连续给多个不同接收端发送长报文，即当发送端给第一个接收端的长报文发送完后，不必等待第一个接收端的反馈消息，即可立即给下个接收端发送长报文。
再改进，发送端和接收端通过通信地址和所属长报文ID来维护长报文通信链路，保证不同链路的数据不会相互混淆，所述通信地址为发送端或接收端的ID。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明提供的分包数据结构，包含有分包标识、末包标识、分包ID和所属长报文ID，因此可以对发送端对长报文的所有分包是否发送完毕、接收端对某一长报文所有分包是否接收完整都能进行准确判断，同时还能根据接收端发来的反馈消息，进行补包；另外在改进方案中，针对不同丢包情况，给出了可靠的补包处理机制，避免发送端和接收端发生死锁或死循环状态。
附图说明
图1为本发明实施例中分包数据结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明提供的北斗长报文通信方法主要包括以下几个部分：长报文数据分包、长报文数据还原、数据的可靠性传输以及长报文链路的管理，即发送端将长报文分割成能够用北斗短报文协议发送的多条分包数据，再将分解后的多条分包数据通过北斗短报文协议发送给接收端，接收端根据接收的分包数据进行合并，再根据是否丢包情况进行相应处理。
当发送端发送的数据大于短报文的最大字节数时，我们称该数据为长报文，此时发送端需要把长报文分割成能够用北斗短报文协议发送的多条分包数据，每个分包数据均包含包头和数据正文两部分，包头包含以下4个信息：
分包标识：用来标识本分包数据为某长报文中的一个分包，不是独立的数据包；
末包标识：用来标识本分包数据是否是长报文的最后一个分包；
分包ID：用来指定本分包数据在原长报文所有分包数据中的唯一ID；
所属长报文ID：标明本分包数据属于哪个长报文；
本实施例中，用两个字节来表示包头，其中用6bits的msgType来作为分包标识，用2bits来标明所属长报文ID，用1bit来标识末包标识，用7bits来指定分包ID，这样可支持最大长报文长度为128x120字节。实际应用中可以根据不同需求规定这些字段的长度，比如只用一个bit进行分包标志，把其余bits分配给分包ID，这样可以大大扩展长报文的最大报文长度为4096x120。同理，分包的包头长度可以根据需求进行扩展。
接收端对收到的分包数据进行缓存，待接收端收到包含有末包标识的分包数据后，根据每个分包数据中的分包ID来确定分包数据的顺序，然后对属于同一个长报文的所有分包数据进行合并；最后根据合并的结果，给发送端返回一条“接收成功”反馈信息或“补包请求”反馈消息，“补包请求”反馈消息包含所属长报文ID和丢失的分包ID；
发送端根据收到的反馈消息，如为“补包请求”反馈消息，则将丢失的相应长报文的相应分包数据重新发送给接收端。
另外，由于发送端的原因，有些分包数据会被重复发送，接收端根据分包ID和所属长报文ID来判定是否收到重复分包，并把重复分包丢弃。
本发明还提供了一种可靠的丢包处理机制，即可靠性的传输机制：
北斗短报文通信没有实现链路控制功能，在传输过程中存在丢包问题，因此长报文通信方法需要实现一个补包机制，发送端与接收端在分包数据传输过程中出现丢包情况有五种：
第一种，接收端有其它分包数据没有收到，但包含末包标识的分包数据收到，发送端收到接收端发来的“补包请求”反馈消息；
第二种情况：发送给接收端的包含末包标识的分包数据丢失；
第三种情况：接收端所有分包数据全部收到，但接收端发送给发送端的反馈消息丢失，发送端没有收到接收端的反馈消息；
第四种情况：接收端有其它分包数据丢失，但包含末包标识的分包数据收到，接收端给发送端收发送的“补包请求”反馈消息丢失；
第五种情况：发送端发给接收端的补包数据全部丢失，即发送端发送了补包数据，但接收端一个也没收到；
针对上述五种丢包情况，通过如下补包机制进行处理：
针对第一种情况，接收端收到包含末包标识的分包数据后，由此判断发送端针对某一长报文所有的分包数据均发送结束，接收端按照分包合并后的反馈规则，给发送端返回一条反馈消息，反馈消息包含所属长报文ID和丢失的分包ID，发送端收到反馈消息后，根据反馈消息中的所属长报文ID和丢失的分包ID找到该长报文中相应丢失的分包数据，然后再根据反馈消息的发送地址将丢失的分包数据重新发送给接收端；而接收端设置有超时机制：反复发送3次“补包请求”反馈消息后仍没有收到相应丢失分包数据，则放弃接收该分包数据；
针对第二种情况，由于接收端没有收到包含末包标识的分包数据，因此无法判断发送端是否发送结束，也就无法启动分包合并操作，因此不会向发送端发送反馈消息，此时，发送端和接收端会进入互相等待的“死锁”状态，即——接收端等待发送端的包含末包标识的分包数据，发送端等待接收端的反馈消息；为避免这种死锁状态，在发送端设置定时器解锁机制，即：设置一个60～70秒的定时器，在一个长报文的所有分包数据发送结束后，启动定时器，如果定时器计时结束还没有收到接收端发来的反馈消息，则认为反馈消息在传输中丢失，此时发送端向接收端补发一次包含末包标识的分包数据，然后重新启动定时器，为避免无限循环，定时器重新启动的次数不超过3次；三次重启的定时器计时结束后还没有收到接收端发来的反馈消息时，释放发送端与接收端之间的链路资源，本次通信失败；
针对第三种情况，发送端针对某一长报文的所有分包数据实际上已经成功传输，但“成功接收”的反馈消息丢失，由于发送端的定时器解锁机制，定时器计时结束后会重发包含末包标识的分包数据，对此，接收端接收到包含末包标识的分包数据后，根据所属长报文ID判定此长报文已接收完毕，则丢弃该分包数据，并发送“成功接收”的反馈消息给发送端；同时接收端记录最后一次成功接收到的分包数据中的所属长报文ID，当接收端收到新的分包数据时，以此判断当前收到的新分包数据是否属于最后一次传输的长报文；
针对第四种情况：接收端等待发送端的补包，发送端等待接收端的反馈消息，双方会进入互相等待的“死锁”状态，此时同样通过发送端的定时器解锁机制解决；
针对第五种情况：接收端一直等待发送端的补包，发送端等待接收端的再次反馈消息，也会进入“死锁”状态，此时同样通过发送端的定时器解锁机制解决。
本发明还提供了较好的链路管理机制：发送端向某一接收端发送一长报文时，需要临时建立一条长报文传输链路，不同的发送端能同时与同一个接收端之间建立长报文传输链路，即：同一个接收端能同时接收不同的发送端发来的不同长报文；同一个发送端也能同时与不同的接收端建立长报文传输链路，即：同一个发送端能同时将不同的长报文发送给不同的接收端。对于发送端而言，为处理接收端的丢包反馈消息，发送端在发送完数据后需要为接收端维护所发长报文的所有分包，直到确认接收端收到所有分包后才释放资源或者三次重启的定时器计时结束后还没有收到接收端发来的反馈消息时，释放发送端与接收端之间的链路资源。而对于接收端而言，接收端在接收过程中需要缓存已接收到的所有分包数据，而且需要考虑可能同时有两个或者多个发送端在发送不同的长报文；另外为避免内存泄漏，当从相同发送端收到不同长报文的分包时，接收端才销毁上一个长报文的数据和记录，然后重新建立与之前发送端之间新的链路。长报文在发送时，通过通信地址+所属长报文ID可以进行链路的隔离，保证不同链路的数据不会混淆。而通信地址为发送端或接收端的ID。

Claims (7)

1.一种北斗长报文通信方法，发送端将长报文分割成能够用北斗短报文协议发送的多条分包数据，再将分解后的多条分包数据通过北斗短报文协议发送给接收端，其特征在于：所述分包数据包括包头和数据正文两部分，其中包头包含的内容有：
分包标识：用来标识本分包数据为某长报文中的一个分包，不是独立的数据包；
末包标识：用来标识本分包数据是否是长报文的最后一个分包；
分包ID：用来指定本分包数据在原长报文所有分包数据中的唯一ID；
所属长报文ID：标明本分包数据属于哪个长报文；
接收端对收到的分包数据进行缓存，待接收端收到包含有末包标识的分包数据后，根据每个分包数据中的分包ID来确定分包数据的顺序，然后对属于同一个长报文的所有分包数据进行合并；最后根据合并的结果，给发送端返回一条“接收成功”反馈信息或“补包请求”反馈消息，“补包请求”反馈消息包含所属长报文ID、丢失的分包ID；
发送端根据收到的反馈消息，如为“补包请求”反馈消息，则将丢失的相应长报文的相应分包数据重新发送给接收端；
发送端与接收端在分包数据传输过程中出现丢包情况有五种：
第一种，接收端有其它分包数据没有收到，但包含末包标识的分包数据收到，发送端收到接收端发来的“补包请求”反馈消息；
第二种情况：发送给接收端的包含末包标识的分包数据丢失；
第三种情况：接收端所有分包数据全部收到，但接收端发送给发送端的反馈消息丢失，发送端没有收到接收端的反馈消息；
第四种情况：接收端有其它分包数据丢失，但包含末包标识的分包数据收到，接收端给发送端收发送的“补包请求”反馈消息丢失；
第五种情况：发送端发给接收端的补包数据全部丢失，即发送端发送了补包数据，但接收端一个也没收到；
针对上述五种丢包情况，通过如下补包机制进行处理：
针对第一种情况，接收端收到包含末包标识的分包数据后，由此判断发送端针对某一长报文所有的分包数据均发送结束，接收端按照分包合并后的反馈规则，给发送端返回一条反馈消息，反馈消息包含所属长报文ID和丢失的分包ID，发送端收到反馈消息后，根据反馈消息中的所属长报文ID和丢失的分包ID找到该长报文中相应丢失的分包数据，然后再根据反馈消息所在的短报文的发送地址将丢失的分包数据重新发送给接收端；
针对第二种情况，由于接收端没有收到包含末包标识的分包数据，因此无法判断发送端是否发送结束，也就无法启动分包合并操作，因此不会向发送端发送反馈消息，此时，发送端和接收端会进入互相等待的“死锁”状态，即接收端等待发送端的包含末包标识的分包数据，发送端等待接收端的反馈消息；为避免这种死锁状态，在发送端设置定时器解锁机制，即设置一个60～70秒的定时器，在一个长报文的所有分包数据发送结束后，启动定时器，如果定时器计时结束还没有收到接收端发来的反馈消息，则认为反馈消息在传输中丢失，此时发送端向接收端补发一次包含末包标识的分包数据，然后重新启动定时器，为避免无限循环，定时器重新启动的次数不超过3次；三次重启的定时器计时结束后还没有收到接收端发来的反馈消息时，释放发送端与接收端之间的链路资源，本次通信失败；
针对第三种情况，发送端针对某一长报文的所有分包数据实际上已经成功传输，但“成功接收”的反馈消息丢失，由于发送端的定时器解锁机制，定时器计时结束后会重发包含末包标识的分包数据，对此，接收端接收到包含末包标识的分包数据后，根据所属长报文ID判定此长报文已接收完毕，则丢弃该分包数据，并发送“成功接收”的反馈消息给发送端；
针对第四种情况：接收端等待发送端的补包，发送端等待接收端的反馈消息，双方会进入互相等待的“死锁”状态，此时同样通过发送端的定时器解锁机制解决；
针对第五种情况：接收端一直等待发送端的补包，发送端等待接收端的再次反馈消息，也会进入“死锁”状态，此时同样通过发送端的定时器解锁机制解决。
2.根据权利要求1所述的北斗长报文通信方法，其特征在于：接收端根据分包ID和所属长报文ID来判定是否收到重复的分包数据，如果收到了重复的分包数据，则把重复的分包数据丢弃。
3.根据权利要求1所述的北斗长报文通信方法，其特征在于：针对第一种情况，接收端设置有超时机制：反复发送3次“补包请求”反馈消息后仍没有收到相应丢失分包数据，则放弃接收该分包数据。
4.根据权利要求1所述的北斗长报文通信方法，其特征在于：针对第三种情况，接收端记录最后一次成功接收到的分包数据中的所属长报文ID，以此判断当前收到的分包数据是否属于最后一次传输的长报文。
5.根据权利要求1所述的北斗长报文通信方法，其特征在于：发送端向某一接收端发送一长报文时，需要临时建立一条长报文传输链路，不同的发送端能同时与同一个接收端之间建立长报文传输链路，即同一个接收端能同时接收不同的发送端发来的不同长报文；同一个发送端也能同时与不同的接收端建立长报文传输链路，即同一个发送端能同时将不同的长报文发送给不同的接收端。
6.根据权利要求5所述的北斗长报文通信方法，其特征在于：同一个发送端能连续给多个不同接收端发送长报文，即当发送端给第一个接收端的长报文发送完后，不必等待第一个接收端的反馈消息，即可立即给下个接收端发送长报文。
7.根据权利要求5所述的北斗长报文通信方法，其特征在于：发送端和接收端通过通信地址和所属长报文ID来维护长报文通信链路，保证不同链路的数据不会相互混淆，所述通信地址为发送端或接收端的ID。
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