北斗卫星导航系统的增强型转发引擎装置及其实现方法与流程

本发明涉及北斗卫星导航技术，尤其涉及北斗卫星导航系统的增强型转发引擎及其实现方法。

背景技术：

北斗卫星导航系统，又简称北斗系统(beidounavigationsatellitesystem，bds)具有卫星无线电导航(radionavigationsatellitesystem，rnss)和卫星无线电测定(radiodeterminationsatelliteservice，rdss)两种业务。

其中：所述rnss，是由用户接收卫星无线电导航信号，自主完成至少到4颗卫星的距离测量，进行用户位置、速度及航行参数计算。所述rdss，是用户至卫星的距离测量和位置计算无法由用户自身独立完成，必须由外部系统通过用户的应答来完成。其特点是通过用户应答，在完成定位的同时，完成了向外部系统的用户位置报告，还可实现定位与通信的集成，实现在同一系统中的navcomm集成。

所谓rnss与rdss集成，是在卫星导航系统的导航卫星及运控应用系统中同时集成rnss和rdss两种业务。系统既可为用户提供连续定位，测速能力，又可进行无信息传输的高安全级别的位置报告。其导航与通信的集成可以互相嵌入，互为增强。

现有的北斗卫星导航定位系统，主要有快速定位、短报文通信和精密授时三大功能。其中短报文通信功能允许用户与用户、用户与地面控制中心之间进行双向数据传输。短报文通信是我国北斗卫星区别于其他导航定位系统的最大特色，成功解决了无移动通信信号覆盖、或通讯设施遭毁、偏远地区进行数据通信的难题。

但是，受北斗系统信道资源制约，北斗通信终端服务频度和报文容量有明确的限制规定。同时，受环境及设备状态等影响，通信过程也存在数据丢包现象，在很大程度上影响了应用效果。尤其是在实际应用场景中，传输的数据量往往较大，单次北斗短报文通信无法满足需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种北斗卫星导航系统的增强型转发引擎装置及其实现方法，以解决路由环路的检测和消除问题，实现全可靠传输的应用，从而提高通信系统的可靠性和响应能力。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种北斗卫星导航系统的增强型转发引擎装置，包括分组管理模块、拓扑缓存模块、子图构造器和网络编码模块；其中，

所述分组管理模块，用于收集分组信息；

所述拓扑缓存模块，包括北斗卫星导航系统所述北斗用户ic基础信息及其状态；

所述子图构造器，用于对子记录进行迭代并计算子图信息，实现传输级的可靠性机制；

网络编码模块，用于根据子图标识码id和传输类型建立分包传输数据流。

其中，所述的分组信息，包括组标识码id、源节点、目的节点以及应用类型的内容。

所述拓扑缓存模块的状态包括在线或空闲。

所述子图构造器中包括若干子图。

一种包括所述北斗卫星导航系统的增强型转发引擎装置的北斗通信终端。

一种包括所述北斗卫星导航系统的增强型转发引擎装置的北斗运营服务中心。

一种北斗卫星导航系统的增强型转发引擎装置的实现方法，包括：

a、利用发送节点将接收来自应用层的数据包以代为单位分组，然后生成网络编码包，并通过本地虚拟子网节点的方式发出；

b、判断目标节点在预设时间内接收的某分代的数据编码包的数量是否少于某一阈值；如果是，则产生一个反馈请求，发送节点则会发送一个所述分代数据包的随机线性组合来响应，然后执行步骤c或d；

c、对音频、视频应用，采用半可靠转发算法进行转发；

d、对文件传输应用，则采用全可靠算法进行转发。

其中：所述的反馈请求具体为写入该发送节点的零空间信息的一个随机向量。

步骤d所述采用全可靠转发算法进行转发，具体为：源节点向网络编码数据包注入文件开头和结尾的标记，目的节点检测到分代丢失时，向源节点发送修复请求。

本发明所提供的北斗卫星导航系统的增强型转发引擎装置及其实现方法，具有以下优点：

1)本发明的增强型转发引擎装置利用rdss+转发引擎，基于网络编码、构造子图转发应用层数据，即：以分代为单位划分应用层数据包，对同一分代内的数据包进行随机线性编码，子集节点可将其再次组合，目的节点收到足够数量的编码包时即可解码得到应用层数据；为每个应用层会话调度系统池内用户ic信息资源，选择子集节点完成该会话的编码数据包转发；解决了路由环路的检测和消除问题，从而实现可靠传输。

2)在高效利用北斗信道容量的同时，显著提高通信系统可靠性和响应能力。利用系统底层信息有效克服网络拓扑、节点状态的不确定性，充分挖掘北斗系统性能的潜力。

3)可动态组合源节点、目的节点的多条路径实现无极变速，按需定制终端服务频次，为用户提供个性服务。

附图说明

图1为本发明实施例北斗导航系统的增强型转发引擎装置的结构示意图；

图2为本发明实施例北斗导航系统的增强型转发引擎装置的工作过程流程图。

具体实施方式

下面结合附图及本发明的实施例对本发明北斗导航系统的增强型转发引擎装置及其实现方法作进一步详细的说明。

当前北斗导航系统的实际应用中，将诸如音频、视频等应用能够容忍小部分数据包的丢失，但只有在给定的时间内投递成功才是有效的，称为半可靠应用。而将诸如文件传输等应用要求所有数据包成功投递，任何丢失导致整个传输无效的，称为全可靠应用。这类应用对数据传输时延的要求相比交互应用要宽松。

图1为本发明实施例北斗导航系统的增强型转发引擎装置的结构示意图。

如图1所示，该增强型转发引擎装置，主要包括分组管理模块、拓扑缓存模块、子图构造器和网络编码模块。其中：

分组管理模块，用于收集分组信息。

这里，所述的分组信息，主要包括：组标识码(id)、源节点、目的节点、应用类型等内容。

拓扑缓存模块，包含北斗卫星导航系统所属北斗用户集成电路(ic)基础信息及其状态(在线/空闲)。

子图构造器，用于对子记录进行迭代并计算子图信息，实现传输级的可靠性机制。

这里，所述子图构造器中，包括若干子图，如子图1、子图2、……，子图n。

网络编码模块，用于根据子图标识码(id)和传输类型建立转发引擎，高效地传输数据流。

北斗通信终端、指挥管理型终端、北斗运营服务中心或移动通信网络的通信终端(即手机)之间，均可通过该增强型转发引擎装置进行一对一发送信息的短报文通信方式。

所述的北斗通信终端通常由收发天线、主机(含id卡)、显控和电源等部分组成。

所述短报文信息，可包括汉字、数字和英文字符等内容。其中，短报文的汉字采用gb2312编码，英文字符采用ascii码编码。北斗通信终端在接收到短报文信息时，可根据设定进行相应的视觉、或音响、字符提示信息；实时显示出通信时间、发信方id地址码和短报文信息；短报文信息发送成功后，也可根据设定进行相应的视觉、或音响、字符提示信息。

利用北斗通信终端实现短报文互通的对象包括：其他北斗通信终端、其隶属的指挥管理型终端或北斗运营服务中心。

在手持北斗通信终端发送短报文信息时，当前位置信息可同时被发送给其他北斗通信终端或运营服务中心，所述运营服务中心及北斗通信终端能解析或显示发送方的经纬度。

较佳地，北斗通信终端也可与移动通信终端(即在公网的普通手机)相互发短报文信息。具体过程如下：

北斗通信终端向普通手机发送短信，需要经过指挥机端的通信服务进行转发。其原理为：北斗通信终端发送短报文发至指挥机端，指挥机端的通信服务通过串口收到短报文。判断短报文内容的前11位为手机号码时，北斗指挥机端基于java通信服务通过识别手机号，将其短报文通过网络推送至短信网关，再由短信网关发至目标手机，以实现无信号无网络覆盖地的北斗通信终端可与普通的手机之间的短报文通信功能。

相反，普通手机也可以向北斗通信终端发送短报文。指挥机端的通信服务收到来自普通手机的短信之后，通过识别短信内容的前6位判断其发送目标，通过调用指挥机端的接口，采用指挥机端发送至用户，达到普通手机发送短信至用户机的功能。

这里，所述的北斗通信终端可分为固定型、手持型、船载型、车载型和指挥管理型终端等类型，以满足不同用户的应用需求。通常不同类型北斗通信终端分别如下：(手持型)北斗通信终端应为一个独立的单元；所述的固定型、船载型和车载型北斗通信终端由天线单元、主机单元和显控单元组成；所述指挥管理型终端除天线单元和主机单元外，还应有监控管理平台单元。

图2为本发明实施例北斗导航系统的增强型转发引擎装置的工作过程流程图。

如图2所示，本发明利用所述增强型转发引擎装置转发数据编码包的过程，包括如下步骤：

步骤21：利用发送节点(如北斗通信终端)将接收来自应用层的数据包以代为单位分组，然后生成网络编码包，并通过本地虚拟子网节点的方式发出。

步骤22：判断目标节点在预设时间内接收的某分代的数据编码包的数量是否少于某一阈值；如果是，则产生一个反馈请求，发送节点则会发送一个所述分代数据包的随机线性组合来响应，然后选择执行步骤23或步骤24。

这里，所述的反馈请求，可以是写入该发送节点的零空间信息的一个随机向量。

步骤23：对于诸如音频、视频等应用，采用半可靠转发算法进行转发。

这里，基于对未满秩分代给出了丢包情况的恢复方法，但没有实现某些特殊情况下的(例如目标节点没有收到任何当前分代的数据)的处理机制。

步骤24：对于诸如文件传输等应用，则采用全可靠算法(是对半可靠算法的扩展)进行转发。

这里，采用全可靠算法，增加了检测并恢复分代丢失的方法。源节点向网络编码数据包注入文件开头和结尾等标记，目的节点检测到分代丢失时，向源节点发送修复请求。本发明采用子集节点重传策略应对数据丢失，实现对信道容量的高效利用，并提高系统鲁棒性。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。