面向卫星应急通信系统及其高速短消息传输方法与流程

本发明属于卫星应急通信领域，特别是一种面向卫星应急通信系统及其高速短消息传输方法。
背景技术：
：卫星应急通信系统是ku频段星状vsat系统，由中心站和远端站组成，用于解决突发事件下的通讯问题。卫星网覆盖范围广，但传输延迟大。网络延迟是指数据包从一个计算机发送到网络中另外一个计算机，然后再从该计算机返回所使用的时间。使用卫星网传输时，电波从地面传送到36000公里的高空，大约需要0.27秒，如果地面上两个地点使用卫星通信，数据包来回则至少需要0.54秒，因此网络延迟至少0.54秒即540ms，而一般网络延迟小于1ms，因此卫星网络延迟属于比较高的网络延时。当需要传输数据时，一般会选择比较成熟的网络传输协议，比如tcp/ip或者udp，但是卫星网络的高延迟会造成网络拥塞，并且高误码率会造成tcp丢包，进一步加重网络拥塞问题，严重影响传输效率。udp类似，因为协议本身就不保证传输的可靠性，丢包严重也是影响传输效率的最大问题。技术实现要素：本发明的目的在于提供一种面向卫星应急通信系统及其高速短消息传输方法。实现本发明目的的技术解决方案为：一种面向卫星应急通信系统，包括：客户端client，负责处理短消息的业务逻辑；短消息服务程序sms，负责处理短消息的收发逻辑；sms对外提供restapi，sms与客户端通过http协议交互短消息数据；sms通过tcp与mcu连接，当客户端通过http接口发送消息时，sms将该消息分成多个分片，并将分片之后的消息发送给mcu；微处理器mcu，通过spi接口与射频板rf连接，将需要发送的分片数据发送给rf，同时，rf将收到的数据分片发送给mcu，然后mcu再将数据发送给sms；射频板rf，负责通过卫星信道收发数据。一种面向卫星应急通信系统的高速短消息传输方法，先由远端站发送消息给中心站，再由中心站转发给目标远端站，传输方式为点对点传输；短消息服务程序sms与客户端client通过http协议交互短消息数据；sms通过tcp与微处理器mcu连接，当客户端通过http接口发送消息给sms时，sms将该消息分成多个分片，并将分片之后的消息发送给mcu；mcu将需要发送的分片数据发送给射频板rf，同时，rf将收到的数据分片发送给mcu，然后mcu再将数据发送给sms。本发明与现有技术相比，其显著优点：(1)相比较传统的tcp/ip传输协议，本发明以卫星数据包大小为最小传输单位，以保证数据包的准确性。(2)本发明具有更有效的传输窗口，从而实现短消息在卫星信道的高速传输。(3)短消息服务接口简单，客户端无需知晓卫星传输的细节，使用方便。附图说明图1是本发明面向卫星应急通信系统的系统结构图。图2是本发明面向卫星应急通信系统的高速短消息传输方法的程序流程图。图3是本发明面向卫星应急通信系统的传输逻辑图。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步描述。本发明系统的消息传输逻辑是先由远端站发送消息给中心站，再由中心站转发给目标远端站，传输方式始终为点对点传输。本系统目标是设计针对卫星网的高效点对点消息传输方法，系统结构图如图1所示。短消息服务程序，以下简称sms，sms负责处理短消息的收发逻辑，最大化利用卫星信道。sms对外提供restapi，手机app或者浏览器等客户端可以通过http协议与sms交互短消息数据。短消息可以是文本、图片、语音或者视频消息，客户端只需要处理消息业务逻辑，并不需要知道传输细节。微处理器，以下简称mcu，mcu是具有控制射频板收发消息能力的嵌入式设备。sms通过tcp与mcu连接。当客户端通过http接口发送一条消息时，sms将消息分成多个分片，每个分片的大小最大不会超过信道一次传输数据的大小，一般范围在100字节到200字节之间。sms将分片之后的消息发送给mcu，sms发送端程序流程图如图2所示。sms在发送分片消息之前会先发送消息通知，中心站会发送消息通知确认。sms在收到消息通知确认之后，会逐个制作并发送消息分片，当传输的消息分片数量达到设置的窗口分片大小时，发送方不会发送新的分片，会等待接收方的确认，以及重发之前的分片。由于信道延迟的存在，接收方接收到的消息分片和发送方正在发送的消息分片编号会不同步。当传输的信道带宽为10kbps时，如果每个分片大小为200字节，那么每秒钟能够传输6个左右的分片，卫星信道的延迟在0.5秒左右，也就是如果没有丢包的情况下，如果给分片编号的话，发送方正在发送的编号会比接收方接收到的分片编号多3个左右。因此传输窗口至少要设置为3个分片的大小。如果设信道带宽为wkbps，每个分片大小为p字节，那么窗口分片大小s为：一般情况下，卫星数据包每包数据长度为256字节左右，消息分片大小可以选择100到200字节之间，而空余的数据位一般用于存放传输过程中数据包的传输标识和消息标识信息。当接收方全部接收完毕时，会发送消息确认，发送方接收到消息确认后，整条消息完成传输。射频板，简称rf，rf是整个射频模块的统称，负责通过卫星信道收发数据，rf通过卫星信道收发数据会有延时，并且可能会丢包。mcu通过spi接口与rf连接，将需要发送的分片数据发送给rf，同时，rf也会将收到的数据分片发送给mcu，然后mcu再将数据发送给sms。远端站c1发送消息给中心站c2时，sms主要传输逻辑如图3所示。1)c1发送消息通知；2)c2接收到消息通知，发送通知确认；3)c1接收到通知确认，开始发送消息分片；4)c2接收消息分片，检查已经收到的分片，发送分片确认；5)c1接收到消息分片确认，继续发送消息分片；6)重复步骤4和5；7)c2接收到最后一个消息分片，发送确认；8)c1接收到消息确认，停止发送。下面给出高速短消息服务使用的信令：1.短消息分片传输信令此信令用于传输短消息分片，由消息的发送端发送给接收端，各字段及说明见表1。表1：消息分片信令结构messageinfo字段包含消息的基本信息，内容见表2。表2：messageinfo字段信令结构1.短消息确认信令如下此信令由消息的接收端发送给发送端，用于确认接收到的消息分片，信令结构见表3。表3：消息确认信令结构2.消息队列状态通知此信令由发送端发送给接收端，表示一个消息发送的开始，结构见表4。表4：消息队列通知信令结构字段名类型说明typeuint323sizeuint32待上传的所有消息的总长度。3.消息队列状态通知确认此信令由接收端发送给发送端，对消息队列状态通知进行确认，结构见表5。表5：消息队列通知确认信令结构字段名类型说明typeuint324。综上所述，本发明将消息分片和卫星数据包相关联，丢包以及重发包都是以消息分片为单位，保证每包数据的准确性。由于卫星网络延迟的存在，确认消息可能会延迟，从而导致消息分片的拥塞，影响传输效率，sms根据信道宽度和分片大小计算并设置传输窗口，保证延时的消息确认能准确发挥作用，不会重复传输即将确认的消息。本发明具有rest接口，接口使用方便，客户端无需知晓传输细节即可完成消息的发送和接收。当前第1页12