[发明专利]一种基于LTP多会话聚合策略的深空文件传输方法

说明书

本发明属于深空信息传播领域，尤其涉及一种基于LTP多会话聚合策略的深空文件传输方法；本方案提供的基于LTP多会话聚合策略的深空文件传输方法创造性地采用多会话的方法进行深空通讯，提高了深空信息的传输效率，缩短了传输时间，为更大数据量的信息传输提供的方法。

技术领域

本发明属于深空信息传播领域，尤其涉及一种基于LTP多会话聚合策略的深空文件传输方法。

背景技术

随着人类探索宇宙的步伐不断加快，空间科学技术的水平也在不断提高，人类的目光已从地球本体瞄向了更深邃的太空。在人类征服太空过程中需要克服的困难之一就是如何在地球和外太空之间进行通讯，尤其是地球与深空(离地球的距离约等于或大于2×10⁶km的空间)之间的通信。

由于距离非常遥远，深空通信与地面通信差异巨大，其面临的主要挑战为：第一：距离远带来的长且可变时延及巨大的链路损耗；第二：链路间歇断续；第三：高且可变的误码率；第四：上下行链路非对称等。

深空数据传输最基本的协议是TCP协议，TCP(Transmission Control Protocol传输控制协议)是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793定义。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能，用户数据报协议(UDP)是同一层内另一个重要的传输协议。在因特网协议族(Internet protocol suite)中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接，但是IP层不提供这样的流机制，而是提供不可靠的包交换。

应用层向TCP层发送用于网间传输的、用8位字节表示的数据流，然后TCP把数据流分区成适当长度的报文段(通常受该计算机连接的网络的数据链路层的最大传输单元MTU的限制)。之后TCP把结果包传给IP层，由它来通过网络将包传送给接收端实体的TCP层。TCP为了保证不发生丢包，就给每个包一个序号，同时序号也保证了传送到接收端实体的包的按序接收。然后接收端实体对已成功收到的包发回一个相应的确认(ACK)；如果发送端实体在合理的往返时延(RTT)内未收到确认，那么对应的数据包就被假设为已丢失将会被进行重传。TCP用一个校验和函数来检验数据是否有错误；在发送和接收时都要计算校验和。

但是在地面通信中通用的TCP协议在深空通信中性能很差，主要原因为：首先，深空通信中传播延时巨大，例如，火星到地球的往返时延根据星体的轨道位置不同通常在8.5到40分钟之间，如果往返时延大于通信持续时间，那么应用数据根本没有传输的机会。其次，由于星体自身的转动会造成深空通信链路周期性中断，而传统的TCP协议是一种面向连接的通信协议，在链路中断的情况下，TCP协议无法区分数据包丢失的原因是网络拥塞还是信道误码，它主要通过降低报文发送速率以避免拥塞的策略来处理误码。再次，深空信道的误码率(BER)通常比地面信道的误码率大，典型的深空通信误码率为10^-5，那么会产生过多的ACK，从而产生拥塞问题。最后，上、下行链路的传输速率不对称对TCP的吞吐量影响也非常大。由于TCP协议通过ARQ机制保证按顺序发送文件信息，任一丢失的数据包将引起该数据包之后的所有数据重新发送，进一步延长资源占用缓存的时间，不适用于缓存空间和处理能力有限的深空探测器。综上，现有的TCP协议在深空通信中的传播时延长、误码率高、非对称链路、链路断续以及异构网络等问题上面临严峻的挑战。在链路时延或者时延带宽积较大的深空网络，各种TCP改进协议相差不大且性能很差，在地球-火星之间甚至无法通信。