基于语义的LTP协议优化方法及系统

本发明属于卫星及深空通信，具体涉及一种基于语义的ltp协议优化方法及系统。

背景技术：

1、现有的基于dtn框架的数据传输要求数据在比特级进行传输与恢复(编码与解码)，但由于深空通信的发展以及传输数据量的增长，过大的传输时延不能够满足人们的需求。尤其是在以后的太阳系边界探测活动中，现有的传输技术无法满足具有高时效性要求的如控制指令数据等的需求。因此，一些研究致力于改进现有的ltp传输机制，它们大多数都是从优化ltp segment尺寸的角度和优化协议参数如重传计时器的设计考虑的。然而，它们都遵循了现有的ltp框架与传输过程，因此无法突破极限的限制，这两种方法都没有从根本上解决时效性差的问题。在给定信道条件下，丢包率随segment尺寸变化有着明显的限制下界，这使得segment尺寸优化方法会受到一定程度的约束。同时，现有的方法都没有考虑传输数据本身的特性，没有利用到数据间的语义特征来帮助恢复以达降低重传次数的目的。到目前为止，现有的dtn协议无法解决长距离空间通信中的高时效性数据传输问题，亟需新形式的传输协议提出。

技术实现思路

1、本发明针对上述问题，提供了一种基于语义的ltp协议优化方法及系统，在卫星及深空网络通信场景中，针对单跳数据传输过程，结合传输文件的语义特征对原始数据进行语义编解码及语义层面的传输，并改进现有ltp传输协议的重传机制，有效提高高差错信道下的信息时效性。

2、根据本公开实施例的第一方面，提供一种基于语义的ltp协议优化方法，所述方法包括以下步骤:

3、将原始文件封装为bundle格式数据并下发至ltp层；

4、根据所述bundle格式数据的语义特征将其拆分重组为多个segment；

5、利用基于transformer架构的语义数据传输系统模型进行不同信道条件下的模型训练，根据不同segment组合方式下的传输准确率，获得对应场景下的最优segment组合方式；

6、以最优segment组合方式进行实际传输数据，若出现传输错误，则对错误segment进行重传标准判定，若符合重传判定标准，则对所述错误segment添加语义特征点后进行重传；

7、重传过程中，优先重传最优segment组合。

8、在一实施例中，所述语义数据传输系统模型包括语义编码器和语义解码器，所述语义编码器包括文本嵌入层、transformer架构、全连接层、量化层；所述语义解码器包括解量化层、全连接层、transformer架构和softmax层。

9、在一实施例中，所述最优segment组合方式的获取包括：

10、根据bundle格式数据的语义特征形成多个最小语义segment；

11、遍历所有最小语义segment的组合方式；

12、在不同信道条件下通过语义数据传输系统传输各种组合方式并获取所有情况下的传输准确率；

13、每种信道条件下最高传输准确率的segment组合方式即为最优segment组合。

14、在一实施例中，所述重传标准判定条件为同时满足错误segment的语义权重为局部最小值且小于等于1和错误segment的预期重传次数小于等于2。

15、根据本公开实施例的第二方面，提供一种基于语义的ltp协议优化系统，所述系统包括：

16、封装模块，用于将原始文件封装为bundle格式数据并下发至ltp层；

17、拆分重组模块，用于根据所述bundle格式数据的语义特征将其拆分、重组为多个segment；

18、最优segment组合方式获取模块，用于利用基于transformer架构的语义数据传输系统模型进行不同信道条件下的模型训练，根据不同segment组合方式下的传输准确率，获得对应场景下的最优segment组合方式；

19、传输模块，用于以最优segment组合方式进行实际传输数据，若出现传输错误，则对错误segment进行重传标准判定，若符合重传判定标准，则对所述错误segment添加语义特征点后进行重传，重传过程中，优先重传最优segment组合。

20、在一实施例中，所述最优segment组合方式获取模块中所述语义数据传输系统模型包括语义编码器和语义解码器，所述语义编码器包括文本嵌入层、transformer架构、全连接层、量化层；所述语义解码器包括解量化层、全连接层、transformer架构和softmax层。

21、在一实施例中，所述最优segment组合方式获取模块中所述最优segment组合方式的获取包括：

22、根据bundle格式数据的语义特征形成多个最小语义segment；

23、遍历所有最小语义segment的组合方式；

24、在不同信道条件下通过语义数据传输系统传输各种组合方式并获取所有情况下的传输准确率；

25、每种信道条件下最高传输准确率的segment组合方式即为最优segment组合。

26、在一实施例中，所述传输模块中所述重传标准判定条件为同时满足错误segment的语义权重为局部最小值且小于等于1和错误segment的预期重传次数小于等于2。

27、本公开实施例提供的技术方案：一种基于语义的ltp协议优化方法及系统，先提取出原始待传输数据的语义特征并共享于收发两端，并根据这些语义特征进行语义分块与语义编码，并在语义层面进行传输与复原。使用基于深度学习的语义通信技术，使收发两端共享具备全部语义特征的语义知识库，制定分块与组合标准，根据训练过程获取不同信道下的最优的组合方式。制定基于语义特征的ltp传输协议与基于语义特征增量的重传策略以代替现有的ltp传输协议，还设计了一个基于语义的传输质量检测器用来评价是否在语义层面上完成了可靠传输。本发明在降低丢包率的同时使用最少的重传次数达到可靠传输的目的，同时有效提高信息时效性。

28、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

技术特征：

1.一种基于语义的ltp协议优化方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的基于语义的ltp协议优化方法，其特征在于，所述语义数据传输系统模型包括语义编码器和语义解码器，所述语义编码器包括文本嵌入层、transformer架构、全连接层、量化层；所述语义解码器包括解量化层、全连接层、transformer架构和softmax层。

3.根据权利要求1所述的基于语义的ltp协议优化方法，其特征在于，所述最优segment组合方式的获取包括：

4.根据权利要求1所述的基于语义的ltp协议优化方法，其特征在于，所述重传标准判定条件为同时满足错误segment的语义权重为局部最小值且小于等于1和错误segment的预期重传次数小于等于2。

5.一种基于语义的ltp协议优化系统，其特征在于，所述系统包括：

6.根据权利要求5所述的基于语义的ltp协议优化系统，其特征在于，所述最优segment组合方式获取模块中所述语义数据传输系统模型包括语义编码器和语义解码器，所述语义编码器包括文本嵌入层、transformer架构、全连接层、量化层；所述语义解码器包括解量化层、全连接层、transformer架构和softmax层。

7.根据权利要求5所述的基于语义的ltp协议优化系统，其特征在于，所述最优segment组合方式获取模块中所述最优segment组合方式的获取包括：

8.根据权利要求5所述的基于语义的ltp协议优化系统，其特征在于，所述传输模块中所述重传标准判定条件为同时满足错误segment的语义权重为局部最小值且小于等于1和错误segment的预期重传次数小于等于2。

技术总结
本发明公开了一种基于语义的LTP协议优化方法及系统，方法包括:将原始文件封装为bundle格式数据并下发至LTP层；根据所述bundle格式数据的语义特征将其拆分重组为多个segment；利用基于Transformer架构的语义数据传输系统模型进行不同信道条件下的模型训练，根据不同segment组合方式下的传输准确率，获得对应场景下的最优segment组合方式；以最优segment组合方式进行实际传输数据，若出现传输错误，则对错误segment进行重传标准判定，若符合重传判定标准，则对所述错误segment添加语义特征点后进行重传；重传过程中，优先重传最优segment组合。本发明在降低丢包率的同时使用最少的重传次数达到可靠传输，同时有效提高信息时效性。

技术研发人员：杨志华,高荣浩,徐运来
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学（深圳）（哈尔滨工业大学深圳科技创新研究院）
技术研发日：
技术公布日：2024/2/6