DTN网络中基于CFDP的中继文件传输方法技术

DTN网络中基于CFDP的中继文件传输方法，属于通信领域。为了解决现有深空通信性能不好的问题。所述传输方法：发送节点将要发送的文件分成若干段，每一段形成一个文件数据单元数据包；发送节点在传输过程中，实时检测中继节点返回的NAK，进行第一阶段重发；当文件数据单元数据包全部发送完后，根据返回的NAK，进行第二阶段重发；中继节点实时接收文件数据单元数据包存储并转发，若出现丢包，反馈相应NAK至发送节点；根据返回的NAK，进行重发；发送节点实时接收，若出现丢包，将相应NAK返回，直至文件数据单元数据包全部接收，将接收的文件数据单元数据包通过绘图还原成图片文件。本发明专利技术用于深空通信。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种中继链路数据传输方法，属于通信领域。
技术介绍
在深空探测中，传统点对点通信技术已经发展到瓶颈，未来深空通信系统更趋于采用链路中继技术。近年来，随着网络技术的发展和人们应用需求的不断增加，出现了一类新的网络。这类网络往往存在节点能力低下，网络经常断开，数据往返延时长等特点。在这种背景下，延时容忍网络(Delay/Disrupted Tolerant Networks，DTN)应运而生。研究在这种受限网络与链路体系下的数据传输思想，具有重要的意义。与此同时，地面段、地空段以及航天器之间可能采用不同的网络技术，而每种网络技术都最适合特定的应用环境。在各种网络的传输层与应用层之间插入一个集束层提供“覆盖”协议，正是DTN重要的体系结构。本专利技术以火星至地球站中继链路通信的实验床为基础，致力于研究基于CFDP的中继链路传输协议以提高传输链路的性能。比较普通模式与基于CFDP的中继传输模式的文件传输时延与信道时延，文件传输时延与丢包率的关系、数据成功到达率、数据传输速率以及有效速率等传输性能。目前的技术主要集中于以TCP和UDP为传输层协议进行发送和接受束，并进行汇聚和Bundle层的传输，但几乎没有人基于CFDP协议的对DTN的网络在传输层，汇聚层以及Bundle层进行研究与专利技术。本专利技术则以此为重点进行专利技术。DTN结构能否成功的应用于卫星通信和深空通信已经得到证实，使用DTN作为卫星通信的替代网络将其与地面网络通信，并且取得了成功。在深空通信中，比较DTN使用不同的汇聚层协议所得的数据传输性能，有一些考虑了非对称、长延时等深空环境的特点。但是这些研究的重点都是通过实验获取使用不同汇聚协议时获取数据传输的性能参数，而没有任何数学模型的理论推导。同时，我国在国家自然科学基金领域安排了移动DTN的基础理论和关键技术研究方面的一些课题，研究主要集中在路由增强算法、异步角度下的路由决策问题、基于选择复制的动态数据传输策略和链路中断的统计特性问题，研究基本处于理论阶段，没有具体的可操作性规范，对于深空通信中的应用研究也非常少。近年来深空通信团队，尤其是地球和火星之间的通信，普遍使用中继作为桥梁以便存储和转发数据，数据通过作为中继的飞行器从行星传输到地球。图1描述的是一种典型的基于中继星际互联网结构，即火星和地球的通信通过中继来实现，这种结构的中继实现方
法有两种：一种是由接近地球轨道的航天器充当中继，如图1中的地球轨道飞行器，还有一种是由接近行星轨道的航天器充当中继，如图1中的火星轨道飞行器。本专利技术是以火星至地球站中继链路通信的实验床为基础，致力于研究基于CFDP的中继链路传输协议以提高传输链路的性能。比较普通模式与基于CFDP的中继传输模式的文件传输时延与信道时延，文件传输时延与丢包率的关系、数据成功到达率、数据传输速率以及有效速率等传输性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有深空通信性能不好的问题，本专利技术提供一种DTN网络中基于CFDP的中继文件传输方法。本专利技术的DTN网络中基于CFDP的中继文件传输方法，所述传输方法为：发送节点将要发送的文件分成若干段，每一段形成一个文件数据单元数据包，每一个文件数据单元数据包都含有一个特殊的域，该域标明这个文件数据单元数据包所携带的文件内容的起始位和终止位；发送节点的发送流程为：将文件数据单元数据包传输给中继节点，在传输过程中，实时检测中继节点返回的NAK,根据NAK，将相应的文件数据单元数据包进行第一阶段重发；NAK中特定的域标明了丢失后需要重传的文件数据单元数据包的序列信息，当没有数据段元丢失时，该段内容为空；当文件数据单元数据包全部发送完后，根据返回的NAK，进行第二阶段重发；中继节点的转发流程为：实时接收文件数据单元数据包存储，转发给接收节点，若出现丢包，反馈相应NAK至发送节点；根据接收节点返回的NAK,将相应文件数据单元数据包进行重发，直至文件数据单元数据包全部发送至发送节点；发送节点的接收流程：实时接收文件数据单元数据包，若出现丢包，将相应NAK返回至中继节点，直至文件数据单元数据包全部接收，将接收的文件数据单元数据包通过绘图还原成图片文件。所述发送节点的发送流程具体包括如下步骤：步骤A1：发送节点首先发送元数据包，不需要等待接收节点返回确认信息，开始发送文件数据单元数据包；所述元数据包内含待发送文件名称、文件大小、源和目的ID信息；步骤A2：实时检测接收到的NAK，判断NAK是否等于1，若是，根据NAK，发送相应文件数据单元数据包，进行第一阶段重发，若否，继续发送文件数据单元数据包，重复该
步骤，直至文件数据单元数据包全部发送，发送EOF1，转入步骤A3；步骤A3：检测是否在设定时间内接收到EOF1-ACK，若否，重新发送EOF1；若是，转入步骤A4；步骤A4：当收到返回的NAK,根据NAK，发送相应文件数据单元数据包，进行第二阶段重发；步骤A5：当收到FIN1，将FIN1-ACK反馈至中继节点，发送流程结束；所述中继节点转发流程具体包括如下步骤：步骤B1：中继节点建立存储文件指针；步骤B2：判断接收到是发送节点的数据或接收节点的数据，若是发送节点的数据执行步骤B3至步骤B5，若是接收节点的数据，执行步骤B6至步骤B7；步骤B3：当接收到发送节点的文件数据单元数据包，存储并转发至接收节点，当检测到丢包，将相应丢失的数据包的NAK反馈至发送节点；步骤B4：当接收到EOF1，向发送节点反馈EOF1-ACK，向接收节点发送EOF2，检测丢包，将相应丢失的数据包的NAK反馈至发送节点；步骤B5：当已经接收到所有的文件数据单元数据包，发送FIN1至发送节点，当接收到FIN1-ACK，与发送节点交互结束；步骤B6：当接收到接收节点反馈回的NAK,根据返回的NAK，发送相应的文件数据单元数据包；步骤B7：当接收到FIN2，将FIN2-ACK反馈至接收节点，与接收节点交互结束；接收节点的接收流程具体包括如下步骤：步骤C1：接收文件数据单元数据包，同时执行步骤C2至步骤C4；步骤C2：当检测到丢包，将相应丢失的数据包的NAK反馈至中继节点；步骤C3：对接收到的文件数据单元数据包，解析绘图，还原成图片文件，转入步骤C5；步骤C4：当接收到EOF2，向中继节点反馈EOF2-ACK，转入步骤C5：步骤C5：检测是否丢包，若是，将相应丢失的数据包的NAK反馈至中继节点，转入步骤C6；若否，转入步骤C7；步骤C6：继续接收文件数据单元数据包，对接收到的文件数据单元数据包，解析绘图，还原成图片文件；步骤C7：判断是否接收到所有的文件数据单元数据包，若是，发送FIN2至中继节点，
转入步骤C8；若否，转入步骤C5；步骤C8：当接收到FIN2-ACK，传输结束。本专利技术的有益效果在于，本专利技术采用新的冗余数据自动重传机制，以加强链路高错误率下的可靠传输效能，实验证明，在深空高丢包率的情况下，本专利技术DTN网络中基于CFDP的中继文件传输方法的总时延大幅优于普通模式。随着丢包率的逐渐增大，较于普通模式，本专利技术DTN网络中基于CFDP的中继文件传输方法呈现了越来越好的性能。通过仿真发现，在高丢包率、长时延的情况下，基于CFDP的中继模式在链路传本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种DTN网络中基于CFDP的中继文件传输方法，其特征在于，所述传输方法为：发送节点将要发送的文件分成若干段，每一段形成一个文件数据单元数据包，每一个文件数据单元数据包都含有一个特殊的域，该域标明这个文件数据单元数据包所携带的文件内容的起始位和终止位；发送节点的发送流程为：将文件数据单元数据包传输给中继节点，在传输过程中，实时检测中继节点返回的NAK,根据NAK，将相应的文件数据单元数据包进行第一阶段重发；NAK中特定的域标明了丢失后需要重传的文件数据单元数据包的序列信息，当没有数据段元丢失时，该段内容为空；当文件数据单元数据包全部发送完后，根据返回的NAK，进行第二阶段重发；中继节点的转发流程为：实时接收文件数据单元数据包存储，转发给接收节点，若出现丢包，反馈相应NAK至发送节点；根据接收节点返回的NAK,将相应文件数据单元数据包进行重发，直至文件数据单元数据包全部发送至发送节点；接收节点的接收流程：实时接收文件数据单元数据包，若出现丢包，将相应NAK返回至中继节点，直至文件数据单元数据包全部接收，将接收的文件数据单元数据包通过绘图还原成图片文件。

【技术特征摘要】
1.一种DTN网络中基于CFDP的中继文件传输方法，其特征在于，所述传输方法为：发送节点将要发送的文件分成若干段，每一段形成一个文件数据单元数据包，每一个文件数据单元数据包都含有一个特殊的域，该域标明这个文件数据单元数据包所携带的文件内容的起始位和终止位；发送节点的发送流程为：将文件数据单元数据包传输给中继节点，在传输过程中，实时检测中继节点返回的NAK,根据NAK，将相应的文件数据单元数据包进行第一阶段重发；NAK中特定的域标明了丢失后需要重传的文件数据单元数据包的序列信息，当没有数据段元丢失时，该段内容为空；当文件数据单元数据包全部发送完后，根据返回的NAK，进行第二阶段重发；中继节点的转发流程为：实时接收文件数据单元数据包存储，转发给接收节点，若出现丢包，反馈相应NAK至发送节点；根据接收节点返回的NAK,将相应文件数据单元数据包进行重发，直至文件数据单元数据包全部发送至发送节点；接收节点的接收流程：实时接收文件数据单元数据包，若出现丢包，将相应NAK返回至中继节点，直至文件数据单元数据包全部接收，将接收的文件数据单元数据包通过绘图还原成图片文件。2.根据权利要求1所述的DTN网络中基于CFDP的中继文件传输方法，其特征在于，所述发送节点的发送流程具体包括如下步骤：步骤A1：发送节点首先发送元数据包，不需要等待接收节点返回确认信息，开始发送文件数据单元数据包；所述元数据包内含待发送文件名称、文件大小、源和目的ID信息；步骤A2：实时检测接收到的NAK，判断NAK是否等于1，若是，根据NAK，发送相应文件数据单元数据包，进行第一阶段重发，若否，继续发送文件数据单元数据包，重复该步骤，直至文件数据单元数据包全部发送，发送EOF1，转入步骤A3；步骤A3：检测是否在设定时间内接收到EOF1-ACK，若否，重新发送EOF1；若是，转入步骤A4；步骤A4：当收到返...

【专利技术属性】
技术研发人员：李德志，尼尧擎，王振永，郭庆，李卓明，孔德阳，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江;23