[发明专利]一种面向端到端性能的DTN网络数据束压缩方法

说明书

针对现有方法和主要缺陷，本发明提出了根据不同的链路特点以及先验信息，与DTN网络传输过程相结合，选择使用不同的协议数据束压缩算法的面向端到端性能的DTN网络数据束压缩方法。该压缩方法具有较好的应用前景和理论意义。首先，给出了有状态压缩和无状态压缩算法的实现细节。然后，给出了在DTN网络传输过程中的具体操作步骤。其中，无状态压缩主要描述了如何实现Bundle基本块中字典的Huffman压缩方法并给出了一定的约束条件，从而能够使被压缩的字典在接收节点能够唯一的恢复出来。同时，通过文件在单跳链路中的传播时延来评价包头压缩对DTN网络传输性能的改善，为压缩技术在DTN网络中的应用提供了性能基础。

技术领域

本发明涉及深空通信技术领域，尤其涉及一种DTN网络数据束压缩方法。

背景技术

随着网络研究的发展以及深空探测的日益延伸，传统基于TCP/IP的网络已经不能够为极端环境下的应用提供良好的服务。高延迟、信道误码率高、信道链路频繁中断等特点违背了TCP/IP协议的基本假定。因此，近几年提出了一种新型的面向消息的覆盖网络系结构，延迟容忍网络(Delay Tolerant Network,DTN)用来解决极端环境下面临的网络通信问题。

DTN在传输层之上加入的Bundle层通过“保管-携带-转发”(store-carry-forward)机制和链路中断时的分片重传机制为上层数据交付提供服务。因此，每个Bundle包含了从源节点到端节点传输应用数据的所有路径信息，作为Bundle包头的主要组成部分。然而，在一些链路环境中应用数据或Bundle的有效负载相比之下很小，导致大量的协议开销浪费着DTN网络中十分珍贵的链路和带宽资源。解决问题的一个有效的途径就是进行包头压缩。

目前，存在关于Bundle包头压缩的相关研究，这些工作采用不同的方法致力于减少Bundle传输过程中的协议开销，提高无线网络的传输性能。有学者采用ipn命名方案，使用node_number和service_number作为各节点的端点识别符，摒弃dtn方案中通过偏移量和dictionary联合识别端点的方式，达到包头压缩的效果；相关研究还定义了应用于IEEE802.15.4网络的状态包头压缩；也有学者提出了无状态压缩和有状态压缩两个概念，并从理论上分析了压缩效果。

上述关于Bundle包头压缩的相关研究存在两方面的问题：

(1)以往研究主要从理论上分析包头压缩效果，缺乏定量的分析以及相关数学模型，没能结合DTN网络传输过程给出具体的实施压缩步骤。

(2)评价指标仅局限于包头压缩比，缺乏对整体传输过程的性能评估。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提出了一种面向端到端性能的DTN网络数据束压缩方法，根据不同的链路特点以及先验信息，选择使用不同的协议数据束压缩算法，该压缩方法具有较好的应用前景和理论意义。

本发明通过以下技术方案实现：

一种面向端到端性能的DTN网络数据束压缩方法，该方法根据不同的链路特点以及先验信息，与DTN网络传输过程相结合，选择使用不同的协议数据束压缩算法对数据包bundle进行压缩；所述不同的协议数据束压缩算法包括无状态压缩算法、状态压缩算法；当对Bundle交付延迟要求不严格时，采用无状态压缩算法，否则采用状态压缩算法；其中，所述无状态压缩算法通过Huffman编码来进一步减小字典的长度，所述状态压缩算法将Bundle包头信息中描述整个传播链路状态的信息打包成背景文件，在第一次Bundle传输过程中存储在中间节点的内存空间里即初始化，通过背景识别符来进行再次调用。

作为本发明的进一步改进，所述方法适用于包括两个中继节点A、B的DTN网络，其中，A、B不同时工作，考虑到星体2与中继卫星的转动情况，A、B分别为间断连接，且具有一定的可预知性。