CN112003644A - 一种基于卫星网络的文件包组播方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于卫星网络的文件包组播方法，涉及到卫星网络通信技术领域，方法包括：组播源根据待下发的文件包目录生成对应数据库文件；遍历文件包目录中的文件，逐一进行切分包编号分别组成若干个切分包，并按自定义协议发送切分包；组播接收端接收所述数据库文件和切分包，对收到的切分包按上述协议进行解析并重组；在完成多轮组播后遍历数据库文件条目，判断待下发的多个文件是否一一收到，如果存在文件接收不完整则删除该文件条目，不对外进行展示，等待下一轮组播接收校验完整后补充展示；如果文件是完整的则写入到指定的本地文件夹中。本发明提高了卫星网络通信的文件包组播的有效性，降低了组播文件包对组播源带宽的压力。

Description

一种基于卫星网络的文件包组播方法
技术领域
本发明涉及卫星网络通信技术领域，尤其涉及一种基于卫星网络的文件包组播方法。
背景技术
为了丰富海上工作人员的生活，主站服务器使用卫星网络定时向接收客户端发送资讯、图片、小视频、电影等资源。接收客户端对收到的资源进行本地存储，以供接收客户端播放器播放。这就要求对整个资源及资源播放列表进行有序地整理和排序，并且保证所有展示的文件目录是完整且可以正常使用的。
传统网络通讯有两种方式：一种是源主机和目标主机的一对一通讯即单播；一种是源主机和网络中所有主机通讯即广播。单播每次都要主站服务器向各个接收客户端一对一发送文件，会因为数据包的多次重复而浪费带宽。而广播方式下，信息会发送到不需要该信息的主机上，可能会引起广播风暴。在这种情况下，组播技术就产生了。
IP 网络传输技术中的组播技术结合单播传输与广播传输的优势，组播源和多个组播接收端进行网络连接，通过指定组的方式，在该组内的成员都可以接收到消息。组播源发送给多个组播接收端仅需发送一次信息，而通过组播路由协议，该消息仅在有需要的路径上转发并投递至每一个组播接收端。组播技术在有效降低网络拥塞的同时，提高了对卫星网络资源的有效利用，高效地实现了点对多点的消息传输，该方式非常适合卫星网络进行内容更新。
然而由于在卫星网络的组播技术中，组播源只管下发文件数据，不管组播接收端是否接收到完整的文件数据，并且不针对下发的文件数据信息进行回传处理，虽然节约了网络带宽，但是由于卫星网络的不稳定性，因而有着发送单一文件的成功率较低的缺点。进一步的，如果组播源下发给各个组播接收端的是多个文件组成的文件包，没有结合有效的文件处理机制，组播接收端接收到的多文件数据必然是不完整的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于卫星网络的文件包组播方法，它通过卫星网络通讯组播技术实现由多个文件组成的文件包的完整有效传输，提高卫星通信系统下文件包组播通信的有效性。
用于解决上述技术问题所采用的技术方案是，提供一种基于卫星网络的文件包组播方法，针对卫星网络的易受干扰性，组播源采用自定义协议的方式对下发文件包中的每个文件分别进行切分并编号，并将编号后的切分包下发给各个组播接收端，组播接收端接收到来自组播源下发的切分包后分别对其进行重组，并采用多轮组播的方式来提高文件包组播的成功率。
对于上述所采用的文件包组播方法，其具体包括如下步骤：
S1、组播源根据待下发的文件包中的文件夹及其文件生成对应的数据库文件，并设置向各个组播接收端下发文件切分包的自定义协议；
S2、组播源遍历所述文件包中各个文件夹目录下的文件，对每一个文件逐一进行切分并按照设置的自定义协议进行编号，每一个文件分别形成若干个数量不等的切分包，并将每一个文件切分后形成的若干个切分包称为切分包组，每个切分包中不仅包含切分的文件内容，还包括：单个文件的切分包总数、当前切分包在对应切分包组中的索引、当前切分包的长度、完整文件的校验值、当前切分包的校验值，再将每个切分包组依次下发给各个组播接收端；
S3、组播接收端在工作时间段内接收组播源下发的所述数据库文件；
S4、组播接收端在工作时间段内接收到组播源下发的切分包组，并按照所述自定义协议对切分包组中的每个切分包进行解析，并根据收到的每个切分包在内存中开辟内存组包，当组播接收端接收到切分包组中的最后一个切分包时，组播接收端将收到的切分包组中的切分包按上述自定义协议进行重新排序并组合成单个的文件；
S5、组播源完成一轮组播下发的全部文件后，组播接收端对接收到的文件进行基础的数据库文件校验，打开数据库文件，遍历所述数据库文件条目，校验数据库文件条目中记录的待下发的多个文件是否全部收到，若校验出某个文件接收不完整，则执行步骤S6，等待下一轮组播接收该文件丢失的或接收不完整的切分包，不对外进行展示；若校验出某个文件接收完整，则下一轮组播时组播接收端将不再接收该文件的切分包，并将完整的文件写入到指定的本地文件夹中，并对外进行展示；
S6、组播源完成一轮组播后继续进行下一轮重复组播，并重复步骤S1～S5，实现多轮组播后组播接收端完整接收到组播源组播的由多个文件组成的文件包。
进一步地，所述步骤S3中数据库文件包含组播源下发的文件包中各个文件夹目录，必须保证所述数据库文件的完整性，且所述数据库文件较小，一旦发现组播接收端接收到所述数据库文件不完整，组播接收端直接向组播源发送重发请求，要求组播源与组播接收端进行点对点发送，以保证所述数据库文件下发到组播接收端是完整的。
进一步的，组播源完成每轮组播下发的全部文件后，组播接收端均会对接收到的文件进行一次步骤S5中所述的基础的数据库文件校验，判断是否接收到组播源下发的全部文件，对于未接收到或者接收不完整的文件，不进行对外展示，等待下一轮组播继续填充接收，只展示接收完整的文件，这样能够弥补卫星网络的丢包问题；每轮组播完成后对外展示的文件条目是逐步增加的，以保证经过多轮组播后组播接收端在本地存储资源的更新及存储在本地的文件资源的正常使用。
进一步地，组播源完成多轮组播下发的全部文件后，组播接收端将根据自行设定的校验规则对在工作时间段内接收到的所有文件进行完整的数据库文件校验，如：校验规则设定为每完成3轮组播接收或者在晚上10点后进行一次完整的数据库文件校验，打开接收到的所述数据库文件，遍历所述数据库文件条目，校验所述数据库文件条目中记录的待下发的多个文件是否全部收到，若校验后某个文件接收不完整，则删除组播接收端的磁盘存储空间中对应的不完整文件，这样能够节省磁盘存储空间的占用并提高存储空间的利用率。
组播源在全天进行多次组播，组播接收端保证卫星天线在线及该天线的卫星调制解调器加入到组播组中，即可在组播接收端收到组播文件。由于天气原因或者组播接收端的天线受遮挡等原因，都可能导致当前组播接收端收到的组播文件不全或者部分内容丢失。通过自定义的文件下发协议，组播接收端对接收到的每个切分包是否完整进行校验及对接收的报文进行解析后穿插写入到指定位置，且只对当前文件缺失的切分包进行填充写入，如果指定位置的切分包已经成功写入则忽略对应重复出现的切分包，且不会将其写入到该文件中，以保证写入的文件块内容正确并提高组播文件的效率。
与现有技术相比，本发明的优点是该组播方法在多轮组播后组播接收端接收到存储于本地的文件资源会不断填充完整，从而提高了组播接收端接收由多个文件组成的文件包的成功率，进而保证组播接收端接收到并展示的文件资源和组播源下发的文件资源的一致；且可对该组播方法进行分时段组播，尽管该组播系统是全天候运行，在凌晨运行大带宽组播，保证组播接收端在空闲时段以更快的速度接收组播源下发的资源；在非凌晨时段进行小带宽组播，保证组播接收端在能接收组播源下发的资源前提下，降低组播源带宽的消耗，满足在提高组播成功率同时降低组播源带宽的压力。
附图说明
图1为本发明文件包组播方法的流程图。
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。
本发明提出了一种基于卫星网络的文件包组播方法，卫星通信系统包括主站和地面通信设备。主站是指主站服务器，就是在组播技术中通常说的组播源，作用是向接收端发送组播内容。地面通信设备是指组播接收端，船上连接的通用控制器用于接收组播内容。
如图1所示，其为本实施例中基于卫星网络的文件包组播方法的流程图，包括以下步骤：
S1、组播源根据待下发的文件包中的文件夹及其文件生成对应的数据库文件，并设置向各个组播接收端下发文件切分包的自定义协议；
比如：下发1G的文件资源，包含5集电视剧，1部电源，20个小视频，100个新闻资讯，并针对这些文件生成数据库文件；
S2、组播源遍历所述文件包中各个文件夹目录下的文件，对每一个文件逐一进行切分并按照设置的自定义协议进行编号，每一个文件分别形成若干个切分包，并将单个文件切分后形成的若干个切分包称为切分包组，每个切分包中不仅含有文件切分的内容，还包含：单个文件的切分包总数、当前切分包在对应切分包组中的索引、当前切分包的长度、完整文件的校验值、当前切分包的校验值，再将每个切分包组依次下发给各个组播接收端；
S3、组播接收端在工作时间段内接收组播源下发的所述数据库文件，数据库文件包含组播源下发的文件包中各个文件夹目录，必须保证数据库文件的完整性，且数据库文件较小，一旦发现某个组播接收端收到数据库文件不完整，则该组播接收端直接向组播源发送重发请求，并要求组播源与该组播接收端进行点对点发送，以保证该组播接收端收到的所述数据库文件是完整的；
S4、组播接收端在工作时间段内接收到组播源下发的切分包组，并按照所述自定义协议对切分包组中的每个切分包进行解析，并根据收到的每个切分包在内存中开辟内存组包，当组播接收端接收到切分包组的最后一个切分包时，组播接收端将收到的切分包组中的切分包按上述自定义协议进行重新排序并组合成单个的文件；
S5、组播源完成一轮组播下发的全部文件后，组播接收端对接收到的文件进行基础的数据库文件校验，打开数据库文件，遍历所述数据库文件条目，校验数据库文件条目中记录的待下发的多个文件是否全部收到，若校验出某个文件接收不完整，则执行步骤S6，等待下一轮组播接收该文件丢失的或接收不完整的切分包，不对外进行展示；若校验出某个文件接收完整，则下一轮组播时组播接收端将不再接收该文件的切分包，并将完整的文件写入到指定的本地文件夹中，并对外进行展示；
S6、组播源完成一轮组播后继续进行下一轮重复组播，并重复步骤S1～S5，实现多轮组播后组播接收端完整接收到组播源组播的由多个文件组成的文件包。
经多次测试每轮组播接收文件的成功率大概70%左右，基本上接收两轮组播文件后成功率可达到95%，3轮组播后基本实现100%接收，基本上接收端完成三轮组播能够满足收到文件包中所有的文件。组播成功率对系统没有影响，仅对组播接收端收到正常使用的文件数量有影响。
上述实施例的步骤S2中，文件切分后的切分包大小由组播源动态切包决定，基本动态包大小范围在1460字节以内。如果切分包大小为1300字节，加上自定义协议的帧头帧尾数据接近100字节，最大切分包大小就是1400。假设下发的某个文件大小为14000字节，拆分后就是 11个切分包，其中10个包的大小为1300字节(包含帧头帧尾就是1400)，最后一个包的大小为1000字节（包含帧头帧尾就是1100）。每个文件可以按这样固定的大小拆分，组播源动态计算帧头帧尾等数据来填充，所以切分包大小为有效的内容包大小+帧头帧尾大小，其中帧头帧尾包含文件的切分包总数，当前切分包的索引、当前包长度、完整文件的校验值、当前切分包的校验值等数据信息。
在上述实施例的步骤S4中，组播接收端数据存储的内存空间中记录每个文件的切分包分布情况，假设文件1在内存单元中记录的初始索引状态是0000000000，当收到1个包，对应的状态值就变成1。组播源完成一轮组播后，组播接收端校验发现漏了包5和包 9，则内存单元中记录的索引状态更新为1111011101，通过这种方式获取到文件1在完成一轮组播后丢失了第5个包和第9个包。当下一轮组播源下发文件1的包1~10时，忽略接收包1~4，当下发第5个包时，选择接收包5，以此类推，不接收包6~8，接收包9，不接收包10。通过以上的处理方式降低了卫星网络不稳定对文件包组播带来的影响。
本发明的文件包组播方法中，组播源完成多轮组播下发的全部文件后，组播接收端将根据自行设定的校验规则对在工作时间段内接收到的所有文件进行完整的数据库文件校验，如：校验规则设定为每完成3轮组播接收或者在晚上10点后进行一次完整的数据库文件校验，打开接收到的所述数据库文件，遍历所述数据库文件条目，校验所述数据库文件条目中记录的待下发的多个文件是否全部收到，若校验后某个文件接收不完整，则删除组播接收端的磁盘存储空间中对应的不完整文件，这样能够节省磁盘存储空间的占用并提高存储空间的利用率。
组播源完成一轮组播下发文件包中全部文件，通知组播接收端此轮组播已完成，组播接收端是否收到文件包中全部文件对组播源没有影响。由于每个组播接收端收到全部文件的时间不一致，组播接收端在每次校验结束后，将文件包组播的成功率发送给组播源接收，组播源获取所有组播接收端收到的文件包组播的成功率，用于组播数据统计。
本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于卫星网络的文件包组播方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、组播源根据待下发的文件包中的文件夹及其文件生成对应的数据库文件，并设置向各个组播接收端下发文件切分包的自定义协议；
S2、组播源遍历所述文件包中各个文件夹目录下的文件，对每一个文件逐一进行切分并按照设置的自定义协议进行编号，每一个文件分别形成若干个切分包，并将单个文件切分后形成的若干个切分包称为切分包组，每个切分包中不仅含有文件切分的内容，还包含：单个文件的切分包总数、当前切分包在对应切分包组中的索引、当前切分包的长度、完整文件的校验值、当前切分包的校验值，再将每个切分包组依次下发给各个组播接收端；
S3、组播接收端在工作时间段内接收组播源下发的所述数据库文件；
S4、组播接收端在工作时间段内接收到组播源下发的切分包组，并按照所述自定义协议对切分包组中的每个切分包进行解析，并根据收到的每个切分包在内存中开辟内存组包，当组播接收端接收到切分包组的最后一个切分包时，组播接收端将收到的切分包组中的切分包按上述自定义协议进行重新排序并组合成单个的文件；
S5、组播源完成一轮组播下发的全部文件后，组播接收端对接收到的文件进行基础的数据库文件校验，打开数据库文件，遍历所述数据库文件条目，校验数据库文件条目中记录的待下发的多个文件是否全部收到，若校验出某个文件接收不完整，则执行步骤S6，等待下一轮组播接收该文件丢失的或接收不完整的切分包，不对外进行展示；若校验出某个文件接收完整，则下一轮组播时组播接收端将不再接收该文件的切分包，并将完整的文件写入到指定的本地文件夹中，并对外进行展示；
S6、组播源完成一轮组播后继续进行下一轮重复组播，并重复步骤S1～S5，实现多轮组播后组播接收端完整接收到组播源组播的由多个文件组成的文件包。
2.如权利要求1所述的一种基于卫星网络的文件包组播方法，其特征在于：组播源完成多轮组播下发的全部文件后，组播接收端将根据自行设定的校验规则对在工作时间段内接收到的所有文件进行完整的数据库文件校验，具体为：按校验规则进行一次完整的数据库文件校验，打开接收到的所述数据库文件，遍历所述数据库文件条目，校验所述数据库文件条目中记录的待下发的多个文件是否全部收到，若校验后某个文件接收不完整，则删除组播接收端的磁盘存储空间中对应的不完整文件。
3.如权利要求1所述的一种基于卫星网络的文件包组播方法，其特征在于：所述的步骤S2中，组播源完成一轮组播下发全部文件后，通知组播接收端此轮组播已完成。
4.如权利要求1所述的一种基于卫星网络的文件包组播方法，其特征在于所述步骤S3中，若某个组播接收端收到所述数据库文件不完整，则该组播接收端直接向组播源发送重发请求，并要求组播源与该组播接收端进行点对点发送，以保证该组播接收端收到的所述数据库文件是完整的。
5.如权利要求1所述的一种基于卫星网络的文件包组播方法，其特征在于：所述的步骤S5中，组播接收端在每次校验结束后，将文件包组播的成功率发送给组播源。
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