一种空间DTN网络下的数据可靠传输方法与流程

本发明涉及一种空间dtn网络下的数据可靠传输方法，它涉及空间差错信道环境下数据的可靠传输方法。

背景技术：

现有空间dtn网络中已经发展出一种通信框架，其利用存储转发机制进行数据传输，并基于bundle束协议作为覆盖层，来屏蔽底层传输协议的不同，可基于bp协议提供保管可靠传输和不保管非可靠传输。空间网络传输层可靠传输可采用ltp协议红段以及tcp协议，不可靠传输可采用ltp协议绿段以及udp协议。对于可靠传输需求来说，可以采用bp保管传输+tcp协议或者ltp红段协议来实现，但当信道链路较好时，可能采用不可靠传输也可以部分传输成功，而不可靠传输的优势就是比可靠传输的工作效率高。

本方法通过在bundle层以下的传输层上引入一对传输服务，即尽力而为(besteffort)的传输服务和可靠传输服务，并基于重传概率以及bundle时间戳来决定bundle转发方式，来提高信道较好情况下的数据可靠传输效率。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种背景技术中容延迟/中断网络环境下的数据可靠传输方法。本发明引入一对可靠/不可靠传输服务，基于bundle时间戳以及传输重传概率来指导bundle转发，在信道链路质量较好时，提供快速转发机制、提升了吞吐量。

本发明所要解决的技术问题是由以下技术方案实现的：

一种空间dtn网络下的数据可靠传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、在dtn转发节点的汇聚层中引入一对传输服务——尽力而为的传输服务和可靠的传输服务；

步骤b、首次，转发节点采用尽力而为的传输服务对束进行转发并对转发结果进行检测；

步骤c、根据转发节点的每个下一跳节点的当前已转发束个数以及当前重传束总数，计算得到转发节点的每个下一跳节点的重传束的重传率p；

步骤d、查找当前待转发束对应的下一跳节点的重传率p，以重传率p为概率将待转发束提交给汇聚层可靠传输进行转发；以(1-p)为概率对当前待转发束执行下面步骤：判断束的时间戳，若当前待转发束的创建时间戳大于上一个被转发束的创建时间戳，则将当前束提交给汇聚层尽力而为的传输服务进行传输，否则提交给汇聚层可靠传输服务进行传输。

步骤a中，尽力而为的传输服务为不可靠传输，包括ltp协议的绿段服务和udp协议；可靠传输服务包括ltp协议的红段服务和tcp协议。

本发明与现有技术相比，所取得的有益效果为：

本发明的空间dtn网络下的数据可靠传输方法，通过动态决定转发方式，相较现有转发方法而言，以最小的端到端时延将转发数据，提高了转发效率和传输效率。

附图说明

图1是本发明的空间dtn网络下的数据可靠传输方法的数据转发架构图。

图2是本发明的空间dtn网络下的数据可靠传输方法的不同信道环境下，brtm方法与传统ipn方法的传输延迟时间比较图。。

图3是本发明的空间dtn网络下的数据可靠传输方法的不同信道环境下，brtm方法与传统ipn方法在传输50秒后，接收到的束个数对比图。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施方式对本发明进一步说明。本发明提供了一种空间dtn网络下的数据可靠传输方法，称之为brtm(bundlereliabletransformmethod)。brtm位于bundle转发器层，用于决定底层采用的转发方法。

本发明空间dtn网络下的数据可靠传输方法，相较传统dtn转发框架而言，在与转发器衔接的传输层，引入了一对传输服务，分别提供可靠传输和不可靠传输，brtm基于bundle重传概率以及bundle的转发时间来决定将当前bundle投递给底层可靠传输或不可靠传输服务，以提供可靠传输功能，与通用dtn传输框架相比，在信道质量较好地情况下，提高了传输效率。

如图1所示，dtn协议栈中包含了几个层次，即应用层、bundle束层、传输层、网络层、链路层以及物理层等。上层应用通过调用bp协议发送方法进行数据发送，bp层将待转发束传入转发器，如节点x的转发器所示，该转发器为本发明方法采用的转发器，即采用一个可靠传输方法以及一个尽力而为的传输方法共同进行转发决策，同时基于统计的方法来统计束重传率，并进一步指导数据转发。

一种空间dtn网络下的数据可靠传输方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤a、在dtn转发节点的汇聚层中引入一对传输服务——尽力而为的传输服务和可靠的传输服务；

步骤a中，尽力而为的传输服务为不可靠传输，包括ltp协议的绿段服务和udp协议；可靠传输服务包括ltp协议的红段服务和tcp协议。

束层采用保管传输机制，以提供当汇聚层尽力而为传输服务失效的情况下，数据的可靠传输保证；保管传输超时定时器采用单次超时，以避免由于链路延迟等因素引起的不必要重传。

步骤b、首次，转发节点采用尽力而为的传输服务对束进行转发并对转发结果进行检测；

步骤c、根据转发节点的每个下一跳节点的当前已转发束个数以及当前重传束总数，计算得到转发节点的每个下一跳节点的重传束的重传率p；

首先基于信道环境计算理论的束丢失率/重传率，例如当底层采用ip网络时，采用不可靠方法时，其bundle丢失率。

p(theory)＝丢包率(ip层)*bundle尺寸/packet尺寸(ip层)

束重传率与丢失率等价，丢失即会重传。对计算出的理论重传率进行判断：

(1)p(theory)>＝1时，即为信道环境差或bundle尺寸过大，导致采用不可靠方法传输理论上100％的丢失概率时，则设定系统直接采用可靠传输方式进行转发。

(2)当0<p(theory)<1时，以概率p直接将束采用可靠传输进行传输，因投递以概率p会丢失，因此这样做。此处的概率p为实际统计的重传率，而不是理论重传率，其计算方式如下：

设定两个变量：totalforwardbundlecnt，对于同一目的地，统计的当前转发束个数(不含重传束)；totalresendbundlecnt，当前重传束总数。则当前重传率p为：

1-转发成功率＝1-(totalresendbundlecnt)/(totalforwardbundlecnt)

步骤d、查找当前待转发束对应的下一跳节点的重传率p，以重传率p为概率将待转发束提交给汇聚层可靠传输进行转发；以(1-p)为概率对当前待转发束执行下面步骤：判断束的时间戳，若当前待转发束的创建时间戳大于上一个被转发束的创建时间戳，则将当前束提交给汇聚层尽力而为的传输服务进行传输，否则提交给汇聚层可靠传输服务进行传输。

空间dtn网络下的数据可靠传输方法典型试验结果

试验采用两个dtn节点，之间采用ip链路进行连接，每个dtn节点上部署具有brtm方法的协议栈，ltp段最大净荷单元尺寸size_packet为1472字节，重传定时器timeout采用15秒。采用3mbps的速率模拟数据流进行数据发送，当前环境下束理想丢失率为

lossrate_packet*(size_bundle/size_packet)

lossrate_packet*(size_bundle/size_packet)，其中size_bundle为束尺寸大小。lossrate_packet为不同信道环境下的丢包率。共设计了三种信道环境，即250ms时延，10-6的误码率；1.3秒时延，10-6的误码率以及2s时延，10-5的误码率。丢包率packeterrorrate(per)与误码率biterrorrate(ber)的换算关系如下：

per＝1-(1-ber)^s,其中s＝8*packet尺寸(以字节为单位)

评价方法采用atdt，即averagetransformdelaytime平均传输延迟时间以及sde单位时间接收端接收的束个数来进行。并采用bundle级别就和，即束净荷采用20866字节。接收端进行重复过滤，基于bundle创建时间戳，统计接收到的重复束个数，不重复束个数等。结果如图2和图3所示。从图2中，可以看出，在信道环境较好的情况下，本发明提出的方法其传输延迟时间均小于传统ipn方法，但当信道质量变差时，本方法效果不及传统方法，主要因为信道环境恶化导致采用不可靠传输投递的束，有更多比例会丢失重传。图2中可以看到，当接收端接收50秒后，在信道环境较好时，本发明提出的方法其接收到的不重复束个数均高于传统ipn方法，仅在信道环境差时，其接收到的不重复数个数低于传统方法，原因同上。因此本发明所提的方法更加适应于信道质量较好的情况，可以采用初次采用不可靠方式传输时，其丢失概率的大小来评估信道质量优劣。

本发明的空间dtn网络下的数据可靠传输方法提供了信道质量较好情况下，的dtn数据可靠传输方法，相比传统方法而言，通过动态决定转发方式，提高了转发效率和传输效率。

以上内容是结合具体的优选实施方式和应用场景对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所述技术领域的普遍技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。