[发明专利]一种深空DTN网络多跳传输方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种深空DTN网络多跳传输方法。

背景技术

作为未来空间数据通信协议架构的演进方案，CCSDS建议的容迟/断网络(DTN，Delay/Disruption Tolerant Networking)架构由于其在处理多路径通信，间断传输，大时延，高误码率和资源共享等方面具有很强的能力，被越来越多的空间组织和机构接受并作为未来星际互联网络(IPN，Interplanetary Internet)的最具前景的协议架构。DTN协议架构采用BP(Bundle Protocol)层作为覆盖层的方式，为解决异构网络中数据可靠传输问题提供的一个途径。保管传输机制作为BP层的显著特点之一，它允许当前节点将保证bundle数据块向下完整传输的任务移交给下一个可见节点。但这一特性也为空间DTN网络架构的中间节点带来了两个主要挑战：(1)由于多session并发，中间节点需要更大的永久内存，设计规划DTN中间节点的内存开销对于提高空间数据通信质量就变得尤为重要；(2)长时间的链路中断导致bundle数据单元在其生存周期内无法顺利的DTN节点转发到达目的节点。因此，空间DTN通信节点的内存特性和能力就成为决定空间DTN网络数据传输质量的关键因素之一。现有的DTN网络中间节点内存动态特性相关分析方法包括(1)基于DTN Testbed试验分析法描述；(2)CCSDS文件传输协议(CFDP)框架内的分析法描述(3)；地面DTN网络中间节点内存特性分析方法描述。但是以上方法都各有不足。(1)基于DTN Testbed试验分析法：该方法由于通过仅仅通过试验的方法得来，缺乏对内存与协议数据单元大小关系的精确衡量，试验的精度受试验设备精度，试验操作者个人因素等影响，且可移植性不高，同时该方法依靠简单的原理公式仅能进行分析干扰较少的源节点内存问题的进行分析，而深空DTN网络中数量最多，对数据传输影响最大的还是中间节点，故现实意义不高。(2)CCSDS文件传输协议(CFDP)框架内的分析法：首先，对深空链路间断链接考虑过于简单，对Ka波段链路的特性没能较全面的分析，其次基于CCSDS文件传输协议框架的分析方法在分析DTN框架内的中间节点内存问题时存在不适应性，而DTN网络框架作为CCSDS空间数据传输标准的发展趋势，分析其中间节点内存的模型更具有实际价值。(3)地面DTN网络中间节点内存特性分析方法：由于地面通信环境不涉及深空环境的超长距离，大时延，高误码率，间断连接以及上、下行链路不对称等困难，该分析方法缺乏对极端恶劣环境的考虑，参数设置和建模方法不适合深空DTN中间节点的内存动态特性分析。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种通过实时评估深空DTN网络节点动态内存情况和数据成功投递概率来指导深空数据的多跳传输过程的方法。

本发明深空DTN网络多跳传输方法包括以下步骤：

步骤(a)：源节点将需要传输的文件拆分成若干个bundle数据单元；每一个bundle数据单元分为红色数据片段和绿色数据片段，所述红色数据片段为需要保证其被可靠传输的数据部分，而绿色数据片段部分为可容忍丢失的数据部分，所述bundle数据单元经历n跳向目的节点传输；

步骤(b)：i个并行session中的每一个数据片段按照先入先出机制在传输队列中排队进行传输；一旦数据片段到达通信节点i，该通信节点就会对这些数据片段进行完整性校验并向上一节点发送重传请求，请求重传丢失的数据片段，节点i-1收到节点i的重传请求后进行步骤(c)

步骤(c)：对当前节点i的内存资源占用情况以及DTN的bundle数据单元的成功投递概率进行实时评估；

步骤(d)：若成功投递概率大于0.5，则节点i-1继续向节点i发送丢失的红色数据片段，传输过程反复重复步骤(b)和(c)，直达能够完整恢复整个bundle数据单元，进而完成整个文件从源节点到目的节点的多跳数据传输，关闭传输链路。

进一步的，所述步骤(a)中，所述bundle数据单元的大小、源和目的ID信息封装在红色数据片段中。

进一步的，所述步骤(c)中，DTN网络中间节点内存动态变化特性满足以下公式：

B_k+1＝B_k+C_{k_up}-E_{k_down}

S_k+1＝S_k+N_{k_down}-E_{k_down}