[发明专利]一种面向深空通信的数据传输速率控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种面向深空通信的数据传输速率控制方法。

背景技术

深空通信特有的长传播时延、大链路衰减、非对称信息传输、链路间歇性中断等特点使得其不同于一般的空间通信，如何模拟其信道环境和数据传输方式并进行数据流仿真一直是深空通信的一项重要研究内容。当前在模拟深空通信的链路仿真中，对数据流的控制主要有以下三种方式：串口通信中的流量控制、Socket的传输速率控制、TCP的滑动窗口协议。

尽管传统的数据流控制方式各有优点，但将其应用于深空环境时也存在一定的问题和缺陷：

串口通信的速度较慢，同时其通信距离受波特率的影响，对于RS232波特率为9600时，通讯距离只有十几米。同时采用流量控制时，接收端数据处理不过来时，需要发出“不再接收”的信号命令发送端停止发送，直到收到“可以继续发送”的信号后才继续发送。但深空通信自身的特点决定在传输中要尽量减少反馈和数据重传，所以采用这种方式将带来效率低，影响吞吐量的弊端。

Socket的传输速率控制中，真实的深空信道环境是在不断变化的，需要根据信道环境动态调整数据流的传输，而仅靠通过发送端定时或者延时发送数据这一方式不足以控制实时数据流同步变化，这一弊端在需要多中继进行场景仿真时尤其明显。同时传输过程中也存在需要反馈重传或丢包可能。

深空通信环境决定了其链路将会产生间歇性中断，一旦链路中断，数据将无法进行传输，为了保证信道利用率最大化，在有限的连通时间内数据传输的过程将会一直进行，而将TCP的滑动窗口协议用来仿真深空链路数据流时，数据传输效率将会降低，同时也会带来同方式一相同的弊端，即需要命令反馈。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种面向深空通信的数据传输速率控制方法。

一种面向深空通信的数据传输速率控制方法，包括以下步骤：

探测星联邦成员发出图像数据至速率控制联邦成员，速率控制联邦成员将图像数据送给地面站联邦成员接收，所述图像数据以所设定的最快速率进行传输，所述速率控制联邦成员收到深空环境联邦成员所发送的链路断开信号后，速率控制联邦成员进行链路暂停等待；所述速率控制联邦成员收到深空环境联邦成员所发送的通信信道环境变差的信号后，速率控制联邦成员降低所述图像数据的传输速率；当链路恢复连通或信道环境变好时，在速率控制联邦成员控制下继续图像数据的传输并恢复传输速率至最大水平。

 本发明的进一步改进为，所述图像数据在传输过程中被拆分成固定大小的数据包，每单位时间内传输一个数据包，速率控制联邦成员通过LabVIEW构建的生产者消费者模式来调整前向链路和后向链路的传输速率，并通过共享内存将数据写入文本或保存为TDMS文件。

本发明的进一步改进为，所述速率控制联邦成员的前向链路和后向链路处理速度不一致，多余数据使用先入先出队列进行数据缓存。

相较于现有技术，本发明所提出的基于LabVIEW的图像数据速率控制方式不存在现有的其它方案在实际实现上存在的困难：1、在传输过程中不需要信息反馈，即前向链路和后向链路彼此独立，均可实现自由调整；2、允许仿真实时的图像数据而不是模拟数据，同时提供数据存储功能，允许大文件传输和多级速率配置，可在前向和后向数据链路上配置与卫星链路一致的传输速度，模拟真实传输过程，有利于后期的数据回放与分析；3、允许用户手动配置信道环境参数或动态接收参数，并能提取参数转化为合适的传输速率。本系统一方面能定量测试和分析某一参数(链路状态，误码率等)对整个信道器在传输过程中的影响，另一方面通过接收尽可能真实的深空环境参数来控制数据传输过程；4、本系统允许模拟在卫星链路断开时进入暂停等待状态，待恢复连接后继续传输数据；5、本系统接口采用dll设计，有助于解决多平台连接(如RTI，STK，LabVIEW等)中数据格式不匹配，接口不规范的问题；同时采取模块化设计，提供良好的移植性和可扩展性，在此基础上可快速配置多节点多中继模拟场景。

附图说明

图1是本发明中的深空通信仿真系统的构成示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。