一種適用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的多路徑并行可靠傳輸方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種適用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的多路徑并行可靠傳輸方法，旨在提高衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下高帶寬數(shù)據(jù)流并行傳輸?shù)目煽啃浴７椒ㄖ饕ㄟ^(guò)在并行傳輸中引入冗余傳輸?shù)母拍?，解決了并行傳輸高帶寬數(shù)據(jù)流可靠性低的問題，并結(jié)合衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的具體情況提出了降低冗余傳輸對(duì)整網(wǎng)負(fù)荷影響的方法。在多路徑帶寬分配方案上，本方法利用了最優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，以滿足高帶寬數(shù)據(jù)的并行傳輸為約束條件，以多路徑傳輸?shù)目煽啃詾閮?yōu)化目標(biāo)，最終可以達(dá)到僅僅使用有限的多路徑就可以完成最可靠的并行傳輸?shù)男Ч?br> 【專利說(shuō)明】一種適用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的多路徑并行可靠傳輸方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)下高帶寬數(shù)據(jù)流的多路徑可靠傳輸方法，屬于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò) 通信領(lǐng)域。特別是涉及衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)下的多路徑并行和冗余傳輸，利用并行傳輸實(shí)現(xiàn)高帶寬數(shù) 據(jù)流的基本傳輸需求，然后在評(píng)估整網(wǎng)負(fù)荷的基礎(chǔ)上，合理選取冗余傳輸路徑數(shù)，通過(guò)冗余 傳輸增強(qiáng)可靠性。

【背景技術(shù)】
[0002] 衛(wèi)星通信系統(tǒng)由于具有不受地理位置約束、氣候條件的限制以及獨(dú)立靈活的普遍 服務(wù)能力等特點(diǎn)，已經(jīng)成為全球通信不可缺少的一部分。近年來(lái)，隨著全球業(yè)務(wù)量的增加和 服務(wù)種類的多樣化，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)面臨的問題也愈加嚴(yán)峻。由于新增加的業(yè)務(wù)中許多都是有QoS 需求的，這就要求衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)能夠給用戶提供更加可靠更加快捷的服務(wù)。
[0003] 多路徑在有效使用帶寬、增加傳輸可靠性和容錯(cuò)性等方面優(yōu)勢(shì)是顯著的，可以滿 足用戶的QoS需求。通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研可以發(fā)現(xiàn)多路徑的研宄方向主要有兩個(gè)，分別是并行傳 輸和冗余傳輸，其中通過(guò)冗余傳輸提高傳輸可靠性則是研宄的重點(diǎn)。
[0004] 關(guān)于并行傳輸，本發(fā)明經(jīng)過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，可靠的并行傳輸需要每條路徑上的數(shù)據(jù)都 成功傳輸，任意一條路徑的失敗傳輸都將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)高帶寬數(shù)據(jù)流的失敗傳輸，傳輸?shù)目?靠性不高，有必要進(jìn)行改進(jìn)。
[0005] 關(guān)于冗余傳輸，現(xiàn)有的相關(guān)文獻(xiàn)對(duì)此都各自做出了明確的定義，綜合來(lái)看，冗余傳 輸?shù)闹饕枷刖褪菍?shù)據(jù)冗余地在多條路徑上進(jìn)行傳輸，這樣，即使某條路徑發(fā)生故障，其 它路徑也能保證數(shù)據(jù)的可達(dá)，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?。但是本發(fā)明經(jīng)過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，冗余傳輸 必然會(huì)增加衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷，我們有必要對(duì)冗余路徑數(shù)進(jìn)行有效地控制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 技術(shù)問題：本發(fā)明的目的就是提供一種適用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的多路徑并行可靠傳輸方 法，在高帶寬數(shù)據(jù)流的并行傳輸中引入冗余傳輸，通過(guò)冗余傳輸來(lái)增加并行傳輸?shù)目煽啃裕?并且本發(fā)明以網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷為參考對(duì)冗余傳輸?shù)娜哂喽冗M(jìn)行了合理控制，在保證可靠性的基礎(chǔ) 上盡量降低冗余傳輸對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的影響。
[0007] 技術(shù)方案：
[0008] 一、主要思想
[0009] 本方法主要涉及三個(gè)部分，一是傳輸路徑數(shù)的確定：依據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷關(guān)于時(shí)間和區(qū) 域的變化函數(shù)，確定當(dāng)前時(shí)空環(huán)境下的傳輸路徑數(shù)；二是最佳傳輸方案的確定：利用最優(yōu) 化的思想，在所有傳輸路徑中選擇可靠性最大的方案；三是帶寬的分配：將高帶寬數(shù)據(jù)分 割到不同的路徑上進(jìn)行傳輸。
[0010] 傳輸路徑數(shù)的確定：本方法利用MATLAB擬合工具對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)用戶在24小時(shí)內(nèi)的 離散分布采樣點(diǎn)進(jìn)行了擬合，通過(guò)對(duì)擬合曲線的觀察，發(fā)現(xiàn)3階的傅立葉曲線擬合效果最 好，從而得出了公式（1)所示的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)用戶f(x)隨時(shí)間x變化的連續(xù)函數(shù)（如圖2所 示），顯然f(X)也表示了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷隨時(shí)間的變化。

【權(quán)利要求】
1. 一種適用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的多路徑并行可靠傳輸方法，其特征在于本方法包括三個(gè)部 分，一是傳輸路徑數(shù)的確定：依據(jù)網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷關(guān)于時(shí)間和區(qū)域的變化函數(shù)，確定當(dāng)前時(shí)空環(huán)境 下的傳輸路徑數(shù)；二是最佳傳輸方案的確定：利用最優(yōu)化的思想，在所有傳輸路徑中選擇 可靠性最大的方案；三是帶寬的分配：將原始的數(shù)據(jù)分割到不同的路徑上進(jìn)行傳輸； 具體步驟如下： 步驟1.源衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)獲取當(dāng)前時(shí)間，以及地理位置信息，計(jì)算得出本次傳輸?shù)穆窂綌?shù)N; 步驟2.源衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)以洪泛方式發(fā)送探測(cè)報(bào)文，探測(cè)報(bào)文記錄經(jīng)過(guò)的每個(gè)中間衛(wèi)星節(jié) 點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)編號(hào)以及鏈路可用帶寬和可靠性信息； 步驟3 :目的衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)向源衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)原路返回前N條探測(cè)報(bào)文； 步驟4 :源衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)利用最優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型選出m條并行傳輸?shù)穆窂酵瓿苫镜膫鬏?需求，剩下的N-m條路徑用于冗余傳輸； 步驟5 :源衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)依據(jù)帶寬分配方案將高帶寬數(shù)據(jù)分割到m條并行路徑上傳輸，N-m條冗余傳輸路徑上分配的帶寬與對(duì)應(yīng)并行傳輸?shù)穆窂缴戏峙涞膸捯恢拢? 步驟6 :N條路徑分別同時(shí)向目的衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)傳輸分割后的數(shù)據(jù)； 步驟7 :目的衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)接收N條路徑的數(shù)據(jù)，刪除由于冗余傳輸產(chǎn)生的重復(fù)數(shù)據(jù)并組裝 成完整的原始數(shù)據(jù)； 步驟8 :目的衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)將原始數(shù)據(jù)上傳，至此，高帶寬數(shù)據(jù)傳輸完畢。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的多路徑并行可靠傳輸方法，其特征在于步 驟4所述的最優(yōu)化的數(shù)學(xué)模型是：
Pi表示第i條路徑的可靠性； Ci表示第i條路徑的可用帶寬； Cttrtal表示高帶寬數(shù)據(jù)所需的帶寬； N:總的傳輸路徑數(shù)；m:并行傳輸?shù)穆窂綌?shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的適用于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的多路徑并行可靠傳輸方法，其特征在于步 驟5所述的帶寬分配方案是：
TCj:分配給路徑j(luò)需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)帶寬；L' ：并行傳輸路徑的集合。
【文檔編號(hào)】H04B7/185GK104506230SQ201410796826
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月19日
【發(fā)明者】葉曉國(guó), 朱安順, 王明偉, 徐忠國(guó), 吳昊, 鐘鵬, 馬連杰, 沈輝 申請(qǐng)人:南京郵電大學(xué)