[发明专利]一种空间延迟容忍网络连接意外失效的应对方法

说明书

本发明公开一种空间延迟容忍网络连接意外失效的应对方法，该方法与提供可靠传输的LTP协议协同工作，包括建立并使用连接失效发现机制、连接恢复探测机制、连接失效及恢复通告机制、连接图更新机制和考虑连接失效的路由计算机制，使用束的连续重传作为连接失效的标志，当发现连接失效时将失效信息告知其他节点，其他节点根据通告更新连接信息，在计算路由时及时将失效连接从路径中排除，以此来应对空间电磁干扰或节点能量过低等原因造成的连接失效问题。

技术领域

本发明涉及计算机网络技术领域。更具体地，涉及一种空间延迟容忍网络连接意外失效的应对方法。

背景技术

随着互联网和空间探测技术的不断发展，空间网络设计成为研究热点。由于空间环境存在较长的端到端时延、较高的误码率、频繁的链路中断等特点，传统的TCP/IP网络无法直接在空间网络中使用，NASA提出的延迟容忍网络(Delay Tolerant Network，DTN)可以很好的解决这些问题，成为空间网络的一种解决方案。DTN协议新定义了束(bundle)层和汇聚层，将应用层数据分割成小的束(bundle)发送，使用存储转发的策略来应对频繁的链路中断，当无端到端链路时将束存储在中间节点等待传输机会。束协议使用EID(endpointID)表示通信的双方，EID由节点号和服务号组成，节点号即DTN节点编号，用来计算路由，服务号来区分节点上注册的不同通信方，节点号和服务号类似于TCP/IP协议中的ip地址和端口号。

汇聚层协议完成束层和传输层的交互，现有汇聚层协议包括TCPCL(TCPConvergence Layer protocol)、UDPCL(UDP Convergence Layers protocol)、LTPCL(LTPConvergence Layer protocol)等，LTP(Licklider Transmission Protocol)协议是为了应对空间网络长延迟、高信道误码率、非对称链路问题而设计的传输协议。LTP协议通过设计的重传机制提供可靠的数据传输服务，首先LTPCLA(LTP Convergence Layer Adapter)将下一跳节点是同一个邻居节点的所有束聚合成一个数据块(block)，当束聚合成块之后，又将块分割成小的段(segment)，作为LTP协议的最小数据单元，块大小和段大小都是可以设置的，数据束聚合数量根据预先配置的LTP块大小确定。段的类型有红色部分(redpart)、绿色部分(green part)、检查点(checkpoint)、报告段(report segment)和报告确认段(report ACK)。红色部分为需要可靠传输的数据，绿色部分为不需要可靠传输的数据。对于每一个检查点，接收端都需要回复相应的报告段告知发送者已经接收到的段，发送者根据收到的报告段重传丢失的段。检查点和报告段都有重传定时器，当发送者不能及时接收到回应的报告段时将重传检查点，检查点连续重传十次之后数据块中聚合的束将被取出重新计算路由，此时束发生重传。

由于空间节点具有轨迹可以预知的特点，能够预先得到两个节点间的通信机会即链路信息，包括每次通信的起始时间、终止时间、传输速率等，连接图路由(Contact GraphRouting，CGR)将每一次通信机会称为一次连接(contact)，用连接信息代表链路信息，CGR将链路信息按照连接的方式预先配置在连接计划(contact plan)中，预先配置的连接信息为连接的起始节点(from node)、终止节点(to node)、起始时间(from time)、终止时间(totime)、传输速率(rate)、起始节点与终止节点间的距离(range)。连接计划中连接信息格式如表1所示：

表1连接信息格式

CGR根据预先配置的连接信息，将可用的连接连一起，逐跳地把束从源节点发送到目的节点。

CGR在利用预知连接信息计算路由的同时，也带来了对连接图准确性要求极高的问题。而复杂多变的空间环境极易导致连接意外失效的发生，此时按初始连接信息配置的连接图与实际的连接状况不再一致，按照原本配置计算出来的路由将无法使用，导致路由失败。