[发明专利]一种基于SCPS‑TP的丢包定位及检测方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及CCSDS-SCPS系列空间通信协议规范，尤其涉及传输协议SCPS-TP。

背景技术

随着卫星通信和地面互联网技术地不断发展，卫星间、卫星与地面间以及地面各系统间信息的交叉传输不断增多，这就要求有一套统一、兼容、高效的空间通信协议来保障。

空间通信协议规范SCPS(Space Communication Protocol Standards)主要用于空间多颗卫星、空间实验室及地面射频终端等组成的空间互联网的星与星或星与地之间的通信。SCPS协议以TCP/IP协议为模型，包含网络协议、安全协议、传输协议及文件协议，尤其是传输协议SCPS-TP(SCPS Transport Protocol)最为重要。SCPS-TP是在TCP协议基础上，针对空间链路往返时延可变、带宽不对称、间歇性连接等特点，作的相应修改和扩展，从而为空间通信网络提供端到端的数据传输，以适应当前和未来的空间任务需求。

然而，现有的SCPS-TP的传输机制依托于TCP协议，并没有考虑到在空间通信的过程中由于信道环境恶劣，加之链路时延长而导致的数据传输效率低下，往返时间长，吞吐量低等问题。同时设计者并未考虑到，在空间通信中报文丢失的主要原因不再是网络拥塞而是由于收发两端物理距离远且信道环境受气候条件影响不稳定而导致的链路丢包。

因此，本发明针对上述的SCPS-TP存在的各种问题以及相关技术进行了调研。本发明把丢包容忍度作为每一个数据报文的标识，创新性的将“丢包容忍度”这一概念融入了现有SCPS-TP的压缩头的结构；并基于群组传输的思想，和对压缩头的改进，提出一种新的更加适用于空间通信的高效传输机制。

本发明针对链路丢包的现象，通过对压缩头结构和传输机制的改进达到了丢失报文可定位，可检测的目的；并根据业务类型需求和丢包容忍度，采取不同的重传策略，以达到在保证用户基本通信服务的前提下大幅的提升数据传输效率的目标，实现在链路环境相对恶劣的情况下大幅地缩减RTT，提高吞吐量。

发明内容

发明目的：针对链路丢包的现象，通过对压缩头结构和传输方法的改进达到了丢失报文可定位，可检测的目的；并根据业务类型需求和丢包容忍度，采取不同的重传策略，以达到在保证用户基本通信服务的前提下大幅的提升数据传输效率的目标；实现在链路环境相对恶劣的情况下大幅的缩减RTT，提高吞吐量。

本发明的技术方案：

一、概念释义

在前文中已经说明本发明采用了一些新的原创性的概念，为了方便之后的叙述，在此对于这类新的概念进行一些解释。

1.报文群组

本发明提出了一种新的传输机制，这种传输机制不同于经典的一个报文一个ACK的传输应答模式。传输层的报文不再以个为单位进行传输，而是采用将多个报文组成一个报文群组，接收方针对一个报文群组的接收情况回复一个ACK的传输机制。

每个报文群组中可包含2～128个报文。

一个报文群组由两种报文组成，分别是：群组目录(1个群组只有1个目录)，和群组数据报文(1～127个)。

群组目录：

发送方在准备发送数据时，根据待发送的群组数据报文，在对数据报进行“打包”处理(具体处理方式将在后文介绍)后，根据处理好的数据报文的数量，数据长度，丢包容忍度等信息，生成一个群组目录。

群组目录的负载部分是一张由群组中各个群组数据报文压缩头中的Tag选项(关于“Tag选项”会在后文中介绍)排列而成的列表。

群组数据报文：

由于采用了群组传输的机制，为了方便接收方分割出每一个群组数据报文，本发明的群组数据报文在保留原有所需传输数据的同时在负载部分加入了填充码元，使得同一群组中每一个群组数据报的长度都是相等的，具体的填充方式将在后文中介绍。

2.丢包容忍度

本发明将丢包容容忍度与群组传输的机制相结合，在报文头中加入丢包容忍度这一参量，将丢包容忍度作为决定不同重传策略的一个重要参考指标，以此来提高数据传输的效率。

对于一个报文群组而言，丢包容忍度描述的是一个群组能够容忍的最大丢包率，这将由传输业务的类型和用户的需求决定。