CN105721243B - 中断容忍测控网络前向链路数据的存储与快速传输方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的一种中断容忍测控网络前向链路数据的存储与快速传输方法，旨在提供一种可以快速有效的获取当前连通情况的前向链路数据的存储与快速传输方法。本发明通过下述技术方案予以实现：前向链路产生前向数据发送至待发送分组的Bundle层产生bundle包；Bundle调度bundle包，将bundle包传递至Bundle托管接受单元检查前向链路是否连通，设置目的地址和邻居信息，修改在接口上传送两个Hello数据包之间的周期性间隔时间HelloInterval，并发送Hello包到邻居；当Bundle托管接受单元判断为收到确认字符ACK，则发送Hello包，否，则转回发送Hello包到邻居。本发明解决了针对链路断续连通存储和快速传输的问题。

Description

中断容忍测控网络前向链路数据的存储与快速传输方法
技术领域
本发明涉及卫星测控网络通信协议技术领域，具体涉及一种可用于测控网络中对前向链路数据的存储与快速传输,在传输层协议中的前向快速服务方法。
背景技术
中断容忍网络DTN(Delay Tolerant Network)是一种与传统有线网络不同的网络，DTN网络是一类延迟/中断可容忍网络,具有长延时、某一时刻不存在端到端链路或者链路频繁中断、节点存储/计算能力低等特点,与现在的地面有线网有着根本的区别,所以现有网络协议,如TCP协议等无法满足DTN网络应用。基于网络服务模型的TCP/IP可以在不同的链路层技术上提供端到端通信,尽管没有明确指出,但通常情况下TCP/IP协议族的平稳运行依赖于对底层链路特性的如下假定:1)数据源和目的之间存在端到端路径；2)网络中任何节点之间的最大往返时间(RTT)不能太长；3)端到端的包丢失率较小。且具有如下特征：
(1)间断性连通：DTN网络中，节点的运动性和工作时间的低占空比导致端到端的路径可能较长的时间处于不连通状态。网络的间断性连通一类为可预测，如星际网络的节点依轨道运动，具有周期性，其运动状态可查阅星历表获得，并根据设备的通信范围即可得到链路的连通状态。布置在某些特殊环境中的节点由于功率有限，只在很短的时间内开启工作，工作时间预先设定，其链路的通断状态可预测；另一类是由于节点的随机运动，距离超出了通信范围，或物体的遮挡造成的链路断开，此类间断性连通为不可预测。
(2)长且可变时延：网络中的时延通常包括四个部分：传输时延、传播时延、处理时延和排队时延。端到端的时延为路径上各跳链路的时延总和。传输时延与传播时延受网络传输介质的影响，如水下传感器网络节点的速率仅有10kbps。时延非常大可能达到1秒或几秒，在星际网络中链路的传播时延可能达到分钟级。此外，由于节点的运动造成节点间通信距离的不断变化，从而导致时延的变化。除以上特征外，中断容忍网络还具有高误码率、节点资源受限等特点。而卫星测控网络链路变化有自身特点，与地面有线通信网络链路变化不同。地面有线网络中链路变化虽然不会频繁变化，但变化情况是随机变化，不可提前预知。通过发送HELLO包的方法，可以快速有效的获取当前连通情况，从而有利于将前向数据发送到目的地。
DTN的分片/重组功能是为了充分利用接触的量和避免重传已转发的bundle，提高bundle传输的效率。有两种形式的DTN分片/重组Proactive Fragmentation:DTN节点将一个ADU划分成多个较小的块，每个块作为一个独立的bundle传输，目的节点负责重组。
Reactive Fragmentation:当接触终止时一个bundle只有部分被传输，正确接收的部分作为一个bundle片段继续转发，剩余内容在下一次接触时作为另一个bundle片段发送。
Bundle层提供的最基本服务是无确认、有优先级(但不保证)的单播消息投递。提供两个增强投递可靠性的选项:
端到端确认:应用可以使用这个选项实现自己的端到端可靠机制。
保管传输:一种粗粒度的重传机制，在传输bundle的过程中，可靠投递bundle的责任也在节点间传递。
一个bundle及其投递责任从一个节点移动到另一个节点称为一次保管传输。沿途接收到这些bundle并同意承担可靠投递责任的节点称为保管员，保管员在必要时负责重传bundle。保管传输(custody transfer)DTN中的保管传输提供了一种较弱的消息投递可靠性增强机制:一般来说，保管传输主要依靠下层网络的可靠传输协议将一个bundle从一个节点可靠传递到下一个(组)节点。当要求保管传输选项时，bundle层提供额外的粗粒度超时和重传机制，以及一个相伴的保管员-保管员确认信令机制。当一个节点同意保管一个bundle时，向bundle主块中的Custodian EID发送保管传输接受信号；在转发bundle前，将Custodian EID更新为自己的某个EID。实现保管传输的难点:节点是否同意保管传输的策略，当网络拥塞(内存不够)时，如何处理已经接收保管的信息及新收到的保管信息。DTN是对Internet体系的一个根本改变，而不仅仅是修补。它采用了一系列不同于Internet的设计:消息代替分组逐跳安全可靠传输代替端到端安全可靠传输。
现有前向链路，类似其他跟踪及数据中继卫星系统(TDRSS,Tracking and DataRelay Satellite System)，通常要求排定计划。基于此，通常用户会提前申请前向链路来保证足够的时间完成任务。任务指控中心需等到下一个前向链路连通周期再传输指令到航天器以保证数据的可靠传输。传输数据的前向链路连通时间段之间的间隔必须尽可能小，以满足数据传输的时延问题。这不仅会增加任务指控中心的负担，也会造成前向链路连通时得不到充分使用。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的不足之处，为改进测控网络中对前向链路数据的存储与快速传输前向快速服务，提供一种可以快速有效的获取当前连通情况，基于中断容忍测控网络的断续连通测控网络前向链路数据的存储与快速传输方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种中断容忍测控网络前向链路数据的存储与快速传输方法，其特征在于包括如下步骤：在中断容忍测控网络发送端，将前向链路产生前向数据发送至待发送分组的Bundle层产生bundle包；Bundle调度bundle包，将bundle包传递至Bundle托管接受单元，Bundle托管接受单元检查前向链路是否连通，是则将Bundle转发给bundle包，否，则构建Hello包头，并初始化，设置目的地址和邻居信息，同时修改在接口上传送两个Hello数据包之间的周期性间隔时间HelloInterval，并发送Hello包到邻居；当Bundle托管接受单元判断为收到确认字符ACK，则发送Hello包，返回至Bundle托管接受步骤，若判断收到ACK为否，则转回发送Hello包到邻居。
本发明有益效果在于：
1、本发明通过中断容忍测控网络的发送端将前向链路产生前向数据，发送给待发送分组的Bundle层产生bundle包；Bundle调度bundle包，将bundle包传递至Bundle托管接受单元，采用Bundle托管解决了链路断开时的数据存储问题。
2、本发明充分使用了前向链路，通过Bundle托管检查前向链路是否连通，是则将Bundle转发bundle包，否则构建Hello包，设置目的地址和邻居信息，并修改HelloInterval，发送Hello包到邻居；采用发送Hello包的方法提高效率，可以快速有效的获取当前连通情况，从而有利于将前向数据发送到目的地。解决了现有前向传输针对链路断续连通存储和快速传输的效率不高的问题。
使用本发明所采用的方法，用户可以随时将指令递交出去而不必提前提交计划，可以快速而高效地将前向指令发送出去。
附图说明
图1为本发明断续连通测控网络前向链路数据的存储与快速传输流程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的描述。
参阅图1。根据本发明，在具有发送端及待发送分组的断续连通测控网络前向链路中，在中断容忍测控网络发送端，将前向链路产生前向数据发送至待发送分组的Bundle层产生bundle包；Bundle调度bundle包，将bundle包传递至Bundle托管接受单元，Bundle托管接受单元检查前向链路是否连通，是则将Bundle转发给bundle包，否，则构建Hello包头，并初始化，设置目的地址和邻居信息，同时修改在接口上传送两个Hello数据包之间的周期性间隔时间HelloInterval，并发送Hello包到邻居；当Bundle托管接受单元判断为收到确认字符ACK，则发送Hello包，返回至Bundle托管接受步骤，若判断收到ACK为否，则转回发送Hello包到邻居。ACK又称传输控制字符。
具体包括如下步骤。
(1)用户产生前向数据，发送给地面bundle代理服务器Bundle层产生bundle包；
(2)Bundle调度将bundle包传递至前向快速bundle代理服务器Bundle托管单元；
(3)Bundle托管检查前向链路是否连通，是则转(6)，否则转(4)；
(4)前向快速bundle代理服务器构建Hello包，设置目的地址和邻居信息：
(5)前向快速bundle代理服务器发送Hello包，若前向快速bundle代理服务器收到ACK，则转(6)，否则转(5)；
(6)Bundle转发bundle包；
(7)结束。
断续连通测控网络的端到端路径连通时间段为发送端到全网所有其它节点的端到端的连通时序，连通则用1表示，断开则用0表示。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种中断容忍测控网络前向链路数据的存储与快速传输方法，其特征在于包括如下步骤：在中断容忍测控网络发送端，将前向链路产生前向数据发送至待发送分组的Bundle层产生bundle包；Bundle调度bundle包，将bundle包传递至Bundle托管接受单元，Bundle托管接受单元检查前向链路是否连通，是， Bundle转发bundle包，否，则构建Hello包头，并初始化，设置目的地址和邻居信息，同时修改在接口上传送两个Hello数据包 之间的周期性间隔时间HelloInterval，并发送Hello包到邻居；当Bundle托管接受单元判断为收到确认字符ACK，则发送Hello包，返回至Bundle托管接受步骤，若判断未收到字符ACK，则转回发送Hello包到邻居。
2.根据权利要求1所述的中断容忍测控网络前向链路数据的存储与快速传输方法，其特征在于，所述中断容忍测控网络的端到端路径连通时间段为发送端到全网所有其它节点的端到端的连通时序，连通则用1表示，断开则用0表示。
3.根据权利要求1所述的中断容忍测控网络前向链路数据的存储与快速传输方法，其特征在于，用户产生前向数据，发送给地面bundle代理服务器Bundle层产生bundle包。
4.根据权利要求1所述的中断容忍测控网络前向链路数据的存储与快速传输方法，其特征在于，Bundle调度将bundle包传递至前向快速bundle代理服务器Bundle托管单元。
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