专利名称：基于双重传策略的深空文件传输方法
技术领域：
本发明涉及一种深空文件传输方法，尤其涉及一种基于双重传策略的深空文件传输方法。
背景技术：
深空通信与地面通信有很大差异，其面临的主要挑战为1、长时延；2、链路断续；
3、高且可变的误码率；4、链路非对称；现有通信协议有以下几种，但各有缺点。I. TCP协议在深空通信中性能很差深空通信所面临的上述挑战使得传统的TCP协议直接 应用到深空通信系统中会出现很多问题。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。此外，吞吐量会随着确认信息ACK的丢失进一步恶化。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，上行与下行链路的信息速率不对称对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。综上所述，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TCP协议甚至无法通信。2. UDP协议不可靠UDP是面向无连接的通信协议，其通信时不需要接收方确认，属于不可靠的传输。 由于深空通信中的数据业务大都为珍贵的图像及科学数据，要求协议必须提供必要的重传机制以保证可靠的数据传输。3. SCPS-TP 协议该协议已很少应用于空间通信，SCPS-TP的可靠传输依然是采用先建立连接再传送数据的模式，在Go-back-N的ARQ基础上提供选择重传(SNACK)机制，仅要求重传未收到的那部分数据，但是未充分利用重传机制。4. TCP-Planet 协议由于该协议也是在TCP基础上改进而来的，其采用选择性肯定应答(SACK)重传机制来提供可靠的服务，在深空大时延及高误码率情况下，极易产生拥塞问题，信道利用率低。5.萨拉托加协议
萨拉托加协议为了在对等节点间交换“bundles”，在DTN网络里提供了一种基于 IP包的汇聚层，支持“bundles”的存储-转发。它采用SNACK实现了 IP包基于UDP的传输，属于不可靠的传输协议。6. DTNBP+LTP 协议虽然DTN框架非常适合深空通信的特点，毕竟BP+LTP协议仅规定了一个协议框架，而不是一个具体的协议实现，好多问题还需深入研究。7. CFDP 协议CFDP提供端到端的文件传输服务。其实现横跨应用层与传输层，包含两种操作 核心与扩展。其采用否定应答(NAK) ARQ机制来实现可靠通信。但是在重传机制方面只要求重传错误或丢失的PDU —次，这在传输距离非常远，链路误码率极高的环境下性能会变差。综上所述，有必要针对CFDP协议中的重传机制进行优化，使之更灵活地适应复杂的深空通信。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于双重传策略的深空文件传输方法，包括初次发送阶段及重传阶段，初次发送阶段进一步包括以下步骤步骤A):发送端顺序地发送元数据PDU和所有文件数据PDUs。步骤B):当所有I3DUs发送完毕后，发送一个EOF H)U，然后等待ACK (EOF)和NAK。步骤C):发送端如果收到ACK (EOF)和NAK后没有需要重传的TOU，则关闭事务，否则转入重传阶段。重传阶段进一步包括以下步骤步骤D):发送端一旦收到NAK，立即连续重传每一丢失或错误的TOUK次。步骤E):接收端统计收到的H)US，如仍有错误或丢失的H)US，再次发送NAK要求发送端重传所需rous。步骤F):如仍有错误或丢失的rou，重复步骤E))，直到接收端成功收到所有的 PDUs，然后关闭事务。本发明的进一步改进为，所述基于双重传策略的深空文件传输方法满足以下公式
权利要求
1.一种基于双重传策略的深空文件传输方法，其特征在于包括初次发送阶段及重传阶段，初次发送阶段进一步包括以下步骤步骤A):发送端顺序地发送元数据PDU和所有文件数据PDUs。步骤B):当所有rous发送完毕后，发送一个EOF rou，然后等待ACK (EOF)和NAK。步骤C):发送端如果收到ACK (EOF)和NAK后没有需要重传的H)U，则关闭事务，否则转入重传阶段。重传阶段进一步包括以下步骤步骤D):发送端一旦收到NAK，立即连续重传每一丢失或错误的H)UK次。步骤E):接收端统计收到的rous，如仍有错误或丢失的rous，再次发送NAK要求发送端重传所需PDUs0步骤F):如仍有错误或丢失的rou，重复步骤E)，直到接收端成功收到所有的rous，然后关闭事务。
2.根据权利要求I所述基于双重传策略的深空文件传输方法，其特征在于所述基于双重传策略的深空文件传输方法满足以下公式
3.根据权利要求2所述基于双重传策略的深空文件传输方法，其特征在于所述 K彡2。
4.根据权利要求3所述基于双重传策略的深空文件传输方法，其特征在于所述K=2。
全文摘要
本发明提供一种基于双重传策略的深空文件传输方法，包括初次发送阶段及重传阶段。本发明在CFDP延迟NAK模式基础上，仅在重传阶段对错误或丢失的PDUs利用双重传传输策略，即假设单个PDU的错误概率为P，那么两个相同PDU同时发生错误或丢失时的概率为P2，通过减小PDU的错误概率来减少重传次数，从而减低总的文件传输时间，保证了通信的可靠性和有效性。该方案非常适合长距离、高丢包率及连接时间短的场景。
文档编号H04L1/16GK102624506SQ201210115550
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月19日 优先权日2012年4月19日
发明者吴海涛, 张钦宇, 杨志华, 焦健, 顾术实 申请人:哈尔滨工业大学深圳研究生院