本发明专利技术提出了一种面向DTN动态链路下的协议数据单元跨层优化方法，根据空天链路的可预测性，节点预先知道链路的信息；根据需要传输的文件大小预估所需要花费的链路的时间范围，估计当前时间范围内的平均链路长度，同时将平均的链路长度作为变化后的链路长度值放入到SNR、Pe和R的参数计算当中，并利用这些参数求出优化的传输参数的值。本发明专利技术的方法简单易实现，可以有效提高网络性能，克服动态链路下参数变化对于传输性能的影响。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及深空通信
，尤其涉及一种面向DTN动态链路下的协议数据单 元跨层优化方法。
技术介绍
传统的TCP/IP应用于具有端到端链路且数据的丢失率高的网络中。而现有的许 多网络受到网络环境和网络本身资源使用的限制，如：链路频繁通断，长传播延时，高误码 率等，使得TCP/IP无法适用于这些网络。DTN网络可以克服网络中出现链路通断和长延时 等问题，实现数据有效的可靠的传输。DTN是基于点到点数据的存储转发，数据通过DTN路 由选择中继节点，将点到点的数据传输连接为端到端的，实现源节点到目的节点的连接。当 链路中断时，节点会将数据存储在节点的存储器中直到链路的连接可用时再继续发送，这 样就可以把端到端路径的数据传输分成多个点到点的数据传输。由于是点到点的数据传 输，当数据丢失时，数据的重传是在两个节点之间完成，而不需要向源节点请求重传，保证 了数据的可靠传输。每一个中继节点成了数据的转运站，将接收到的数据转运到下一节点。 为了提高网络的性能，减少传输时延，提高吞吐量，在静态条件下，对数据包 bundle和segment的传输方式和大小进行了优化处理。对于单跳链路上一个bundle的传 输时延，对于segment有一个最优大小可以使其最小，且对于链路上所能传输的最大数据 尺寸，可以求出当前链路在传输数据时，segment应该设置的大小。对于数据从源节点到目 的节点，保持bundle的大小不发生改变，中间节点仅仅只是对数据进行转发作用。整个多 跳链路上的文件传输时延对于bundle而言，存在一个最优的bundle大小，可以使得整条 链路的文件传输时间最小。由于segment大小和bundle有关，bundle大小和segment有 关，以文件的长度Lfile作为bundle的初始条件触发segment的优化计算，再以segment 的尺寸触发bundle大小的优化，经过多次的迭代优化分别可以得到一组最优的segment和 bundle尺寸大小，该尺寸大小可以作为文件传输时系统设置的参数使得整条链路的传输性 能最优。 DTN网络中为了实现数据有效的传输，对数据进行优化传输，提出了许多不同的传 输方式： (1)对于bundle传输，空天环境下的高误比特率，导致丢失数据的多次重传，为 了能减少重传的次数，在重传开始时，加倍丢失的数据以减少数据包的丢失率，减少重传次 数，减少传输时延。 (2)当bundle在传输的过程中，链路的断开使得bundle分成两个不同的bundle 块，已传输完成的继续传输，没有完成传输的bundle块等待新的传输机会。 (3)时变信道指信道本身的状态受到环境的影响而发生改变，导致信道的参数发 生改变。时变信道下的网络编码是根据不同时刻所计算出来的信道状态来设定编码包的大 小，可以取得最优的网络编码包长。 (4)LTP-T传输方式，中继节点可以不用收到一个完整的数据bundle，只要成功收 到的数据块就发送给下一个节点，加快数据的传输。 (5)上述静态的多跳优化方法是文件在多跳链路传输时对传输数据参数优化的算 法，算法计算过程中链路距离不发生改变。 上述的传输方式多是在静态条件下的，而没考虑链路距离的高速动态变化所带来 的影响。由于卫星的高速运动将使信道参数发生改变：如SNR、传输速率R、误比特率Pe等。 改变后的信道参数将会使原先设定好的优化参数在实际的动态链路传输过程中降低网络 的性能。所以当数据在动态变化的链路上传输时，需要根据链路的动态性以及文件的传输 选择优化时链路距离和信道参数，以便数据在动态链路上传输时取得好的性能。
技术实现思路
为了解决现有技术中的问题，本专利技术提出了一种面向DTN动态链路下的协议数据 单元跨层优化方法，在动态链路下需要根据文件在动态链路上传输的情况，重新调整优化 的值。每次优化都是以上一次优化后求出的传输时延为区间，计算该区间内链路距离的平 均值，以该新的链路距离作为新的优化距离对Lseg和Lbundle求优化。在动态链路传输过 程中，就以最后求出的结果为优化参数。该方法简单易实现，可以有效提高网络性能，克服 动态链路下参数变化对于传输性能的影响。 本专利技术通过以下技术方案实现： -种面向DTN动态链路下的协议数据单元跨层优化方法，该方法的具体步骤如 下： 步骤1 :初始化丢包率Pe (0)、传输速率R(0)、链路平均距离d_mean (0)和bundle 的长度 Lbundle(O); 步骤 2 :对 Tbundle 和 Tf ile 关于 Lseg 和 Lbundle 求导，得到 Lseg 和 Lbundle 的 极值，利用Lbundle和Lseg的极值的相互迭代运算N次，得到一组最优的Lbundle和Lseg ; 步骤3 :根据需要传输的文件大小，利用最优的Lbundle和Lseg求出需要花费的 链路时间范围T ; 步骤4:根据需要花费的链路时间T预估当前时间范围内的平均链路长度，同时将 平均的链路长度作为变化后的链路长度值放入到SNR、Pe和R的参数计算当中，并利用这些 参数求出优化的传输参数的值。【附图说明】 图1是多层卫星模型示意图； 图2是多跳传输模型示意图； 图3是本专利技术方法的流程图； 图4(a)是Lbundle在优化过程中不同优化次数的长度的变化示意图； 图4(b)是Lseg在优化过程中不同优化次数的长度的变化示意图； 图5(a)是当传输速率为1M时不同的文件大小和不同初始误比特率下的文件传输 时延的比较示意图； 图5 (b)是当传输速率为2M时不同的文件大小和不同初始误比特率下的文件传输 时延的比较示意图。【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对 本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并 不用于限定本专利技术。 首先介绍本专利技术的应用场景，如附图1所示，本专利技术应用的是多跳的传输系统模 型，是以LE0、ΜΕ0和GE0卫星组成的多层卫星系统模型。LE0层卫星作为源节点和目的节 点，对数据进行发送和接收。而ΜΕ0和GE0层的卫星作为中继节点，只对数据进行存储转发 而不改变bundle的大小。 当一个ΜΕ0或者GE0卫星节点上接收或保存有上一个卫星节点传输的完整的 bundle数据，当链路可行时，将数据发送到下一卫星节点。如果卫星节点上没有一个完整 的bundle，就需要等待接收到一个完整的bundle再开始传输bundle到下一节点。而在单 个的卫星节点上，数据的传输是在一个bundle传输完成之后，才接着传输下一个bundle数 据。一个bundle传输完成所需要的时间包括在节点上的传输时延和由于丢包所带来的重 传时延，文件的传输系统模型如附图2所示。 整个多跳中数据的传输时间由bundle传输时延最长的链路决定，所以以bundle 传输时延最长跳链路作为瓶颈链路进行数据传输时间的模型的建立。 其中，Lbhead是bundle的头部长度，Lfile是指传输文件的长度，Tbundlenecl^ 指在多跳路径中bundle传输所需要时间最大的那一跳的传输时间，Tpro代表单倍光程的 时间，Tbundle是单个bundle传输时延本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种面向DTN动态链路下的协议数据单元跨层优化方法，其特征在于：所述方法的具体步骤如下：步骤1：初始化丢包率Pe、传输速率R、链路平均距离d_mean和bundle的长度Lbundle；步骤2：对Tbundle和Tfile关于Lseg和Lbundle求导，得到Lseg和Lbundle的极值，利用Lbundle和Lseg的极值相互迭代运算N次，得到一组最优的Lbundle和Lseg，Tfile=LfileLbundle-Lbhead×(Tbundleneck+Tpro)+Σi=1i≠necknTbundlei]]>其中Lbhead是bundle的头部长度，Lfile是指传输文件的长度，Tbundleneck是指在多跳路径中bundle传输所需要时间最大的那一跳的传输时间，Tpro代表单倍光程的时间，Tbundle是单个bundle传输时延计算模型，包含了传输延时和重传延时，Tbundle=LbundleLseg×Lseg+LsheadR×(1+Pseg(1-Prs)(1-Pseg))+Tpro+[EN-11-Prs(2Tpro+Trs)]+[Pcp1-Pcp(2Tpro+Tcp+Trs)+Tcp]]]>Lseg和Lshead分别为segment和segment头部的长度，Pseg为segment丢包率，R传输速率，EN为重传的次数，Pcp，Prs，Tcp，Trs分别为CP和RS数据块的丢包率和传输时延；步骤3：根据需要传输的文件大小，利用最优的Lbundle和Lseg求出需要花费的链路时间范围T，T=Σn=1LfileLbundle-Lbhead[Tbundleneck(n)+Tpro(n)]+Σi=1i≠neckmTbundlei]]>上式中n表示第n个bundle以及所处的时间片，其中Tbundle(n)为：Tbundle(n)=LbundleLseg×Lseg+LsheadR(n)×(1+Pseg(n)(1-Prs(n))(1-Pseg(n)))+Tpro(n)+[EN(n)-11-Prs(n)(2Tpro(n)+Trs)]+[Pcp(n)1-Pcp(n)(2Tpro(n)+Tcp+Trs)+Tcp];]]>步骤4：根据需要花费的链路时间T预估当前时间范围内的平均链路长度，同时将平均的链路长度作为变化后的链路长度值放入到SNR、Pe和R的参数计算当中，并利用这些参数求出优化的传输参数的值。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：杨志华，钟智翔，罗世敏，杨忆，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44
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