一種基于快速否定應(yīng)答的空間文件傳輸方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于衛(wèi)星通信技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于快速否定應(yīng)答的空間文件傳輸方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航天技術(shù)的快速發(fā)展，航天器(衛(wèi)星)的處理能力不斷增強(qiáng)，采用星上處理技術(shù)支持的各種空間應(yīng)用越來越豐富，文件傳輸協(xié)議是支持各種空間業(yè)務(wù)的基礎(chǔ)協(xié)議之一。由于空間網(wǎng)絡(luò)存在長(zhǎng)延時(shí)、高誤碼率、鏈路非對(duì)稱等特點(diǎn)，地面互聯(lián)網(wǎng)中廣泛應(yīng)用的TCP/FTP協(xié)議應(yīng)用于空間網(wǎng)絡(luò)中會(huì)出現(xiàn)發(fā)送窗口增長(zhǎng)緩慢、誤將丟包認(rèn)為擁塞而減小發(fā)送窗口、大量確認(rèn)回傳包使反向鏈路擁塞等問題，難以直接應(yīng)用于空間網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行文件傳輸；CCSDS (Consultative Committee for Space Data Systems，空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì))提出了 CFDP(CCSDS File Delivery Protocol，CCSDS文件傳輸協(xié)議)，通過四種否定確認(rèn)機(jī)制實(shí)現(xiàn)可靠傳輸。但在鏈路誤碼率較高，鏈路速率非對(duì)稱情況下，CFDP協(xié)議存在信令誤包率較高(未對(duì)信令進(jìn)行保護(hù))、反向鏈路開銷較大等問題，性能仍有提升空間。因此，本發(fā)明提出一種基于快速否定應(yīng)答的空間文件傳輸方法，具有低文件傳輸時(shí)間，高吞吐量的優(yōu)點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提出一種基于快速否定應(yīng)答的空間文件傳輸方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0004]I)文件發(fā)送端與文件接收端通過請(qǐng)求/應(yīng)答交互建立連接；
[0005]2)文件發(fā)送端與文件接收端連接就續(xù)后，文件發(fā)送端開始向文件接收端傳輸數(shù)據(jù)包，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以EOF命令幀結(jié)尾；成功完成所有數(shù)據(jù)包傳輸后，文件接收端反饋FIN命令幀，標(biāo)志文件傳輸成功；
[0006]3)文件發(fā)送端完成數(shù)據(jù)包傳輸后，若文件接收端校驗(yàn)有數(shù)據(jù)包未被正確接收，則文件接收端反饋補(bǔ)包請(qǐng)求NAK，并開啟NAK計(jì)時(shí)器；若計(jì)時(shí)器到期仍未收到文件發(fā)送端重傳的補(bǔ)包，則快速重傳NAK以降低文件傳輸時(shí)間；
[0007]4)文件發(fā)送端收到FIN命令幀后反饋文件傳輸結(jié)束應(yīng)答，標(biāo)志一次文件傳輸過程結(jié)束。
[0008]所述EOF命令幀和FIN命令幀定長(zhǎng)，EOF命令幀和FIN命令幀的傳輸利用鏈路適配的填充字節(jié)對(duì)信令進(jìn)行糾錯(cuò)處理；具體為對(duì)EOF命令幀和FIN命令幀尾部填充來進(jìn)行冗余編碼。
[0009]所述補(bǔ)包請(qǐng)求NAK為定長(zhǎng)包，采用了幀結(jié)構(gòu)壓縮技術(shù)減少開銷；補(bǔ)包請(qǐng)求NAK用包編號(hào)而非偏移量指針來表示丟包，每個(gè)丟包占2字節(jié)；這種幀結(jié)構(gòu)壓縮方法將NAK的平均包長(zhǎng)由8NJVNnak s變?yōu)?N L/N臟s，其中，隊(duì)/Nnak 5為NAK的平均重傳次數(shù)；P為重傳包中平均連續(xù)錯(cuò)誤段數(shù)與錯(cuò)誤包數(shù)的比值，在鏈路誤碼率小于10 4時(shí)，P>0.9。
[0010]所述NAK計(jì)時(shí)器包括NAK計(jì)時(shí)器timerjP NAK計(jì)時(shí)器timer 2；NAK計(jì)時(shí)器timer j用于快速重傳NAK，NAK計(jì)時(shí)器timer#于觸發(fā)下一次NAK的發(fā)送；具體為:
[0011]timer!= 2XT PR0P+TPDlJ+TNAK
[0012]timer2= (Nl-1)Tpdu
[0013]其中，Tprqp表示傳播延時(shí)；T pDU表示數(shù)據(jù)包的發(fā)送延時(shí)；T ΝΑΚ表示補(bǔ)包請(qǐng)求NAK的發(fā)送延時(shí)；隊(duì)為請(qǐng)求重傳補(bǔ)包數(shù)。
[0014]本發(fā)明的有益效果是針對(duì)現(xiàn)有空間文件傳輸方法存在文件傳輸時(shí)間長(zhǎng)、吞吐量低的問題，提出了一種基于快速否定應(yīng)答的空間文件傳輸方法，文件傳輸過程中采用了命令糾錯(cuò)機(jī)制、NAK快速重傳機(jī)制、NAK幀結(jié)構(gòu)壓縮機(jī)制，能夠有效適應(yīng)空間鏈路環(huán)境，提升文件傳輸?shù)耐掏铝?，提高文件傳輸效率，具有低文件傳輸時(shí)間，高吞吐量的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說明】
[0015]圖1為基于快速否定應(yīng)答的空間文件傳輸方法流程圖。
[0016]圖2為文件傳輸過程中的幀結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖3為節(jié)點(diǎn)A從節(jié)點(diǎn)B下載文件的流程圖。
[0018]圖4為節(jié)點(diǎn)A從節(jié)點(diǎn)B上傳文件的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]本發(fā)明提出一種基于快速否定應(yīng)答的空間文件傳輸方法，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。
[0020]圖1所示為基于快速否定應(yīng)答的空間文件傳輸方法流程圖，包括如下步驟:
[0021]I)文件發(fā)送端與文件接收端通過請(qǐng)求/應(yīng)答交互建立連接；
[0022]2)文件發(fā)送端與文件接收端連接就續(xù)后，文件發(fā)送端開始向文件接收端傳輸數(shù)據(jù)包，所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)以EOF (End Of File)命令幀結(jié)尾；成功完成所有數(shù)據(jù)包傳輸后，文件接收端反饋FIN(Finished)命令幀，標(biāo)志文件傳輸成功；
[0023]3)文件發(fā)送端完成數(shù)據(jù)包傳輸后，若文件接收端校驗(yàn)有數(shù)據(jù)包未被正確接收，則文件接收端反饋補(bǔ)包請(qǐng)求NAK，并開啟NAK計(jì)時(shí)器；若計(jì)時(shí)器到期仍未收到文件發(fā)送端重傳的補(bǔ)包，則快速重傳NAK以降低文件傳輸時(shí)間；
[0024]4)文件發(fā)送端收到FIN命令幀后反饋文件傳輸結(jié)束應(yīng)答，標(biāo)志一次文件傳輸過程結(jié)束。
[0025]其中，EOF命令幀和FIN命令幀定長(zhǎng)，EOF命令幀和FIN命令幀的傳輸利用鏈路適配的填充字節(jié)對(duì)信令進(jìn)行糾錯(cuò)處理，在不增加額外開銷的前提下，降低了信令誤包率，提升了傳輸效率；具體為對(duì)EOF命令幀和FIN命令幀尾部填充來進(jìn)行冗余編碼，將EOF命令幀和FIN命令幀一半的內(nèi)容進(jìn)行重復(fù)編碼，可有效降低命令幀錯(cuò)誤概率，使命令幀錯(cuò)誤概率由1-(1-Pb)^為(1-(1-Pb產(chǎn))2，上式中，Pb為鏈路誤碼率；L為信令包長(zhǎng)，進(jìn)而降低文件傳輸時(shí)間。對(duì)信令進(jìn)行冗余編碼利用了鏈路適配的填充字節(jié)，一般不會(huì)增加額外開銷。
[0026]其中，補(bǔ)包請(qǐng)求NAK為定長(zhǎng)包，采用了幀結(jié)構(gòu)壓縮技術(shù)減少開銷以提升文件傳輸效率；補(bǔ)包請(qǐng)求NAK用包編號(hào)而非偏移量指針來表示丟包，每個(gè)丟包占2字節(jié)；這種幀結(jié)構(gòu)壓縮方法將NAK的平均包長(zhǎng)由8NJVNnak s變?yōu)?N l/Nnak s，其中，VNnak 5為NAK的平均重傳次數(shù)；P為重傳包中平均連續(xù)錯(cuò)誤段數(shù)與錯(cuò)誤包數(shù)的比值，在鏈路誤碼率小于10 4時(shí)，P>0.9。相比于CFDP，本發(fā)明提出的基于快速否定應(yīng)答的空間文件傳輸方法的NAK包平均包長(zhǎng)更小，特別是在空間鏈路非對(duì)稱的環(huán)境中，反向鏈路速率較低，NAK幀結(jié)構(gòu)壓縮能夠大大提高文件傳輸效率。
[0027]其中，NAK計(jì)時(shí)器包括NAK計(jì)時(shí)器timerjP NAK計(jì)時(shí)器timer 2；NAK計(jì)時(shí)器timer l用于快速重傳NAK，NAK計(jì)時(shí)器timer#于觸發(fā)下一次NAK的發(fā)送；具體為:
[0028]timer!= 2XT pR(ff+TpDU+TNAK
[0029]timer2= (Nl-1)Tpdu
[0030]其中，Tprw表示傳播延時(shí)；T PDU表示數(shù)據(jù)包的發(fā)送延時(shí)；T ΝΑΚ表示補(bǔ)包請(qǐng)求NAK的發(fā)送延時(shí)；隊(duì)為請(qǐng)求重傳補(bǔ)包數(shù)。本發(fā)明提出的基于快速否定應(yīng)答的空間文件傳輸方法在重傳NAK時(shí)少等待了一個(gè)timer2，從而降低了文件傳輸時(shí)間。
[0031]圖2為文件傳輸過程中的幀結(jié)構(gòu)示意圖，文件傳輸過程中的幀結(jié)構(gòu)分為命令幀與數(shù)據(jù)幀兩種，采用數(shù)據(jù)幀傳輸一個(gè)文件片段，其數(shù)據(jù)幀的流序號(hào)是連續(xù)的(流序號(hào)從O開始)；對(duì)于非結(jié)尾的數(shù)據(jù)幀，其有效凈荷均為118字節(jié)；最后一個(gè)結(jié)尾的數(shù)據(jù)幀，其有效凈荷為變長(zhǎng)，尾部用0x55填充。在這種表達(dá)方式下，從表達(dá)能力角度看，一個(gè)文件片段允許的最大長(zhǎng)度為3776KB，實(shí)際星載控制器(OBC)的存儲(chǔ)能力要求文件片段長(zhǎng)度小于1MB。本發(fā)明提出的基于快速否定應(yīng)答的空間文件傳輸方法支持文件傳輸?shù)臄帱c(diǎn)續(xù)傳功能，不為傳輸文件維護(hù)專門的任務(wù)配置文件，斷點(diǎn)續(xù)傳功能依賴于所傳輸文件大小的比對(duì)和追加。
[0032]本發(fā)明以節(jié)點(diǎn)A從節(jié)點(diǎn)B下載文件、節(jié)點(diǎn)A從節(jié)點(diǎn)B上傳文件為具體實(shí)施例。
[0033]圖3為節(jié)點(diǎn)A從節(jié)點(diǎn)B下載文件的流程圖，具體步驟如下:
[0034]步驟301)節(jié)點(diǎn)A動(dòng)作:發(fā)送會(huì)話初始化請(qǐng)求；節(jié)點(diǎn)B動(dòng)作:應(yīng)答會(huì)話初始化成功；
[0035]步驟302)節(jié)點(diǎn)A動(dòng)作:發(fā)送登錄請(qǐng)求；節(jié)點(diǎn)B動(dòng)作:應(yīng)