一种面向端到端性能的DTN网络数据束压缩方法技术

针对现有方法和主要缺陷，本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及深空通信
，尤其设及一种DTN网络数据束压缩方法。
技术介绍
随着网络研究的发展W及深空探测的日益延伸，传统基于TCP^P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，延迟容忍网络值elay Tolerant化twork, DTN)用来解决极端环境下面临的网络通信 问题。[000引 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，运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nodejiumber和servicejiumber作为各节点的端点识别符，擬弃dtn方案中通过偏移量 和dictiona巧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IE邸 802. 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。 阳0化]上述关于Bundle包头压缩的相关研究存在两方面的问题： (1) W往研究主要从理论上分析包头压缩效果，缺乏定量的分析W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。
技术实现思路
[000引为了解决现有技术中的问题，本专利技术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W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。 本专利技术通过W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W 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化ffman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。 作为本专利技术的进一步改进，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。 作为本专利技术的进一步改进，所述无状态压缩采用的化ffman编码执行W下约束： 化ffman编码采用上0下1的编码方式，出现概率相同的情况时，根据Ascn表，将字符对应 的数值或者字符串中对应数值之和较小者放在上方，从而能够实现唯一的化ffman编码。 作为本专利技术的进一步改进，当对Bundle交付延迟要求严格时，联合使用状态压缩 W及无状态压缩来达到更好的压缩效果。 作为本专利技术的进一步改进，所述方法还包括，针对不同的传输节点，bundle本身执 行自压缩算法。 作为本专利技术的进一步改进，bundle自压缩算法包括：对于各节点采用相同的命名 方案，则scheme仅出现一次就够了，即剔除字典中重复出现的部分；对于链路的最后一跳， 则省略RepOTt-to和保管端点识别符。【附图说明】 图1是基本Bundle块格式示意图； 阳017] 图2是bundle包头中字典的各元素W及含义示意图； 图3是本专利技术的无状态压缩算法的化ffman编码示意图； 图4是双跳DTN网络的结构示意图； 图5是四种不同压缩算法情况下，协议开销所占比重与Bundle有效负载之间的关 系曲线图；图6是单跳链路中分别采用传统未压缩W及无状态压缩、状态压缩的算法传递IM 的文件时的交付时间与单个Bundle的有效负载的关系曲线图。【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，W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用W解释本专利技术，并不 用于限定本专利技术。 针对现有方法和主要缺陷，本专利技术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。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。最后，提出了根据不同的链路 特点W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。 (1)基本Bundle块格式每个Bundle至少包含两个块，第一个必须是基本块（primary bundle block)，且 每个Bundle有且只有一个基本块；其它类型的Bundle协议块跟随在基本块之后，支持对 Bundle协议的扩展。基本块包含了 Bundle路由需要的基本信息，格式如附图1所示： 版本号：字节，指不构建块所使用的Bundle协议的版本。 Bundle处理控制符：刻画了 Bundle的一般属性、服务类型W及状态报告请求标 志。同块长度、偏移量、创建时间戳、生存期W及字典长度一样是一个SDNV，长度可变。图1 中用进行了标注。 块长度：指示的是基本块长度域后到基本块结束的总长度。 scheme偏移量：指示对应端点ID的scheme名字在字典字节阵列中的偏移量。 SSP偏移量：指示对应端点的ID的SSP部分在字典字节阵列中的偏移量。 阳〇3U 创建时间戳：时间戳的第一个SDNV是Bundle的创建时间，第二个是Bundle的创 建时间戳序列号。 生存期：从Bundle创建时刻开始，指示Bundle载荷的有效时间。 字典长度：指示字典字节阵列的长度。 字典：是一个字节阵列，包含基本块中W及其它DTN协议块中所引用的端点ID的 scheme名字和 SSPo 段偏移：如果Bundle处理控制标志指示该Bundle是一个段，那么段偏移指示该 Bundle载荷在原始应用数据单元中的位置，该域也是一个SDNV，长度可变。如果该Bundle 不是段，那么基本块中省略段偏移域。 应用数据单元的总长度：同段偏移域，如果该Bundle是一个片段，那么应用数据 单元总长度域指示该Bundle载荷所属的原始应用数据单元的总长度。如果该Bundle不是 段，那么从基本块中省略应用数据单元总长度域。 似无状态压缩 一个Bundle的字典由字典长度和字典阵列两部分组成，包含了从源节点到端节 点的所有节点识别符，划分为scheme和SSP两部分。针对于不同的传输节点本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种面向端到端性能的DTN网络数据束压缩方法，其特征在于：所述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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志华，钟伟，江福，
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