CN117879684A - 一种基于北斗卫星的高可靠数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于北斗卫星的高可靠数据传输方法，该方法包括发送端对待传输数据进行分包；发送端将所有数据包向接收端依次遍历发送，接收端在收到第一个数据包时，开始记录时长，该时长达到预设时间后，接收端向发送端回传已接收到的数据包确认帧；该发送端进行第二个数据包的发送，并重复S2中回传已接收到数据包的过程，至到所有的数据包首轮遍历发送完成；发送端根据接收到的确认帧，确定所有的数据包是否都发送成功，若成功，则发送端向接收端发送FACK；反之，发送端向接收端依次重传丢失的数据包，至到确认所有数据包发送成功。本发明能够有效提高北斗链路发送数据的成功率，并且不会造成大的延迟以及额外的开销。

Description

一种基于北斗卫星的高可靠数据传输方法

技术领域

本发明属于无线通信领域，具体涉及一种基于北斗卫星的高可靠数据传输方法。

背景技术

北斗系统是中国自行研制的全球卫星导航系统，是继美国全球定位系统(GPS)、俄罗斯格洛纳斯(GLONASS)之后第三个成熟的卫星导航系统，为各类用户提供高精度、高可靠定位、导航、授时服务，并具有短报文通信能力。对于高山、户外、海上等没有信号覆盖的广大地方，北斗的短报文功能解决了其数据通信的难题。

现有的无线通信场景多为时间上连续的通信，而北斗报文通信在时间上是非连续的。北斗系统的报文功能类似手机短消息，属于猝发通信。发方和收方都有一个全数字号码，发方可以选择不同的号码以便将报文发给不同的收方，收方可以根据收到报文中的发方号码来判定发报来源。但北斗系统的报文功能存在两个限制：其一是发射频度，通常为1分钟(用户卡的频度等级区分)可发信一次；其二是报文长度，北三区域短报文最长为1000个汉字或14000bit数据(用户卡的通信等级区分)。报文长度有限制，当通信数据较长时必须分帧发送，但北斗系统传输存在丢帧和错码的现象；此外北斗短报文在北斗通信系统中的延迟要比一般的通信大，而且延迟时长不稳定，在实践中发现大多数时候延迟在五秒内，偶尔有十秒以上的情况。北斗短报文通信的这些缺点导致传统的传输控制流程不宜直接套用。

目前常用的基于北斗卫星传输的方法包括两种，一种为“发送-确认”重传流程，另一种为遍历重传法。

如图1为“发送-确认”重传流程图(假设收发双方的频度等级为30秒)，对发送数据分包，依次发送，每一包发送完成后等待响应，直到确认收到后再发送下一包。该方法北斗延迟大且不稳定，同一发送周期内的发送包和回传包的任意丢包都会导致发送端继续发送当前包，对发送间隔以秒为单位的北斗短报文来讲，重传带来的开销会对用户体验产生明显的影响；若当前周期的回传包和下一周期的发送包丢包，也有可能造成额外的开销。

如图2为遍历重传法流程图，(假设收发双方的频度等级为30秒)，该方法在目前极端情况下存在以下缺点：若接收方在回传确认帧时丢包，或者发送方发送时丢包，则有可能导致发送方信息更新的不及时，导致额外一个周期的开销，从而降低传输效率，如图3所示。

有鉴于此，本发明人提供一种基于北斗卫星的高可靠数据传输方法，以解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种基于北斗卫星的高可靠数据传输方法。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种基于北斗卫星的高可靠数据传输方法，包括以下步骤：

S1、发送端对待传输数据进行分包，得到n个数据包，并对所有数据包按顺序标记序号；

S2、所述发送端将所有数据包按照发送帧格式向接收端依次遍历发送，接收端在收到第一个数据包时，开始记录时长，所述时长达到预设时间后，接收端按照确认帧格式向发送端回传已接收到的数据包确认帧；

S3、所述发送端进行第二个数据包的发送，并重复S2中回传已接收到数据包的过程，至到所有的数据包首轮遍历发送完成；

S4、发送端根据接收到的确认帧，确定所有的数据包是否都发送成功，若发送成功，则发送端向接收端发送FACK；反之，发送端向接收端依次重传丢失的数据包，至到确认所有数据包发送成功；

其中，n为不小于2的整数。

进一步地，所述S2中发送帧格式包括1byte表示的会话标识+1byte表示的发送序号+1byte表示的数据包序号+N byte表示的数据；

其中，N为不小于1的整数。

进一步地，所述S2中确认帧格式包括1byte表示的收到数据包的次数+1byte表示的接收最后一个数据包的发送序号+M byte表示的标记每个数据包的接收情况；

其中，M为不小于1的整数。

进一步地，当在传输过程中存在丢包时，则发送端的记录时长超过预设时间后，自动向接收端发送下一个分包，或者接收端记录时长超过预设时间后，自动向发送端回传已接收到的所有数据包。

进一步地，所述预设时间为按照发送端和接收端的频度等级设置，所述发送端和接收端的频度等级一致。

进一步地，所述S4中发送端向接收端发送FACK，若接收端未收到FACK，则重传上一数据包；反之，接收端向发送端回传END；若发送端未收到END，则重传一次FACK，至到发送端收到END，结束通信流程。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明一种基于北斗卫星的高可靠数据传输方法，该方法对待传输数据进行分包，发送端将各数据包向接收端依次遍历发送，接收端设置定时回传已接收到的数据包，使发送端的信息能够更新及时，保证所有数据包发送成功，该传输方法稳定，不会造成大的延迟以及额外的开销，并且能够有效提高北斗链路发送数据的成功率。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术“发送-确认”报文重传流程示意图；

图2为现有技术遍历重传法的流程示意图；

图3为现有技术遍历重传法存在的问题示意图；

图4为本发明数据传输方法的流程示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。

请参阅图4，本发明实施例提供一种基于北斗卫星的高可靠数据传输方法，包括以下步骤：

S1、发送端对待传输数据进行分包，得到n个数据包，并对所有数据包按顺序标记序号；

其中，n为不小于2的整数；

S2、所述发送端将所有数据包按照发送帧格式向接收端依次遍历发送，接收端在收到第一个数据包时，开始记录时长，所述时长达到预设时间后，接收端按照确认帧格式向发送端回传已接收到的数据包确认帧；

S3、所述发送端进行第二个数据包的发送，并重复S2中回传已接收到数据包的过程，至到所有的数据包首轮遍历发送完成；

S4、发送端根据接收到的确认帧，确定所有的数据包是否都发送成功，若发送成功，则发送端向接收端发送FACK；反之，发送端向接收端依次重传丢失的数据包，至到确认所有数据包发送成功。

其中，S4中发送端向接收端发送FACK，若接收端未收到FACK，则重传上一数据包；反之，接收端向发送端回传END；若发送端未收到END，则重传一次FACK，至到发送端收到END，结束通信流程。

其中，发送端和接收端的数量不做限定，可以是一个发送端对应多个接收端，或者多个发送端对应一个接收端。

本发明实施例中，S2中发送帧格式包括1byte表示的会话标识+1byte表示的发送序号+1byte表示的数据包序号+N byte表示的数据，具体见下表1：

表1发送帧格式

1byte	1byte	1byte	N byte
				会话标识，递增	发送序号	数据包序号	数据

其中，会话标识是通过递增的方式生成；N为不小于1的整数。

本发明实施例中，S2中确认帧格式包括1byte表示的收到数据包的次数+1byte表示的接收最后一个数据包的发送序号+M byte表示的标记每个数据包的接收情况(数据包接收成功或失败)，具体见下表2：

表2确认帧格式

其中，M为不小于1的整数。

当在传输过程中存在丢包时，则发送端的记录时长超过预设时间后，自动向接收端发送下一个数据包，或者接收端记录时长超过预设时间后，自动向发送端回传已接收到的数据包确认帧。

本发明实施例中，该预设时间为按照发送端和接收端的频度等级设置，发送端和接收端的频度等级和通信等级一致。

该传输方法在实际应用中的具体过程如下：

以北斗三号的区域为例，其短报文频度等级为9级、通信等级为5级(频度30s、数据最长14000bit)。

如图4所示，发送端对待传输数据进行分包，将其分为4个数据包，并对数据包分别标记序号为①、②、③、④，发送端开始向接收端按照发送帧格式发送数据包①，接收端接收到数据包①后计时30s，然后向发送端回传已收到的数据包①，发送端收到消息后立即向接收端发送数据包②，但数据包②在传输过程中丢包，接收端计时30s后自动向发送端回传已收到的数据包①，发送端继续向接收端发送数据包③，接收端接收到数据包③后计时30s，然后向发送端回传已收到的数据包①、③，发送端再继续向接收端发送数据包④，此时所有数据包首轮遍历发送完成，接收端接收到数据包④后计时30s，然后向发送端回传已收到的数据包①、③、④，但是在回传过程中丢包，发送端未收到数据包①、③、④确认帧，因此，发送端目前只知道数据包①、③发送成功；进一步对数据包②、④进行重传，先发送数据包②，其在传输过程中丢包，接收端计时30s后自动向发送端回传已收到的数据包①、③、④，发送端根据接收到的确认帧，确定只有数据包②未发送成功；进一步重传数据包②，接收端向发送端回传数据包①、②、③、④；最后发送端向接收端发送FACK，接收端回传END，即完成所有数据包的成功发送。

为了进一步说明本发明的功效，本发明提供以下具体的试验：

使用6台相同的北斗通讯终端在开阔地进行数据传输实测，目标共发送200次，统计数据传输成功率。具体的，将其中2台终端采用本发明的数据传输方法进行数据传输，另外2台终端采用传统“发送-确认”机制进行数据传输，剩余2台终端使用传统遍历重传机制进行数据传输。测试结果如下表3所示。

表3测试结果

传输方法	数据传输成功次数	传输成功率
			本发明的传输方法	182	91％
“发送-确认”机制	146	73％
			遍历重传机制	110	55％

由表3可知，采用本发明提出的方法与传统“发送-确认”方法相比，数据传输成功率从73％提升到了91％。该方法能够提高北斗链路发送数据的成功率，适宜普遍推广。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。

应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种基于北斗卫星的高可靠数据传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、发送端对待传输数据进行分包，得到n个数据包，并对所有数据包按顺序标记序号；

S2、所述发送端将所有数据包按照发送帧格式向接收端依次遍历发送，接收端在收到第一个数据包时，开始记录时长，所述时长达到预设时间后，接收端按照确认帧格式向发送端回传已接收到的数据包确认帧；

S3、所述发送端进行第二个数据包的发送，并重复S2中回传已接收到数据包的过程，至到所有的数据包首轮遍历发送完成；

S4、发送端根据接收到的确认帧，确定所有的数据包是否都发送成功，若发送成功，则发送端向接收端发送FACK；反之，发送端向接收端依次重传丢失的数据包，至到确认所有数据包发送成功；

其中，n为不小于2的整数。

2.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的高可靠数据传输方法，其特征在于，所述S2中发送帧格式包括1byte表示的会话标识+1byte表示的发送序号+1byte表示的数据包序号+Nbyte表示的数据；

其中，N为不小于1的整数。

3.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的高可靠数据传输方法，其特征在于，所述S2中确认帧格式包括1byte表示的收到数据包的次数+1byte表示的接收最后一个数据包的发送序号+M byte表示的标记每个数据包的接收情况；

其中，M为不小于1的整数。

4.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的高可靠数据传输方法，其特征在于，当在传输过程中存在丢包时，则发送端的记录时长超过预设时间后，自动向接收端发送下一个分包，或者接收端记录时长超过预设时间后，自动向发送端回传已接收到的所有数据包。

5.根据权利要求1～4任一项所述的基于北斗卫星的高可靠数据传输方法，其特征在于，所述预设时间为按照发送端和接收端的频度等级设置，所述发送端和接收端的频度等级一致。

6.根据权利要求1所述的基于北斗卫星的高可靠数据传输方法，其特征在于，所述S4中发送端向接收端发送FACK，若接收端未收到FACK，则重传上一数据包；反之，接收端向发送端回传END；若发送端未收到END，则重传一次FACK，至到发送端收到END，结束通信流程。