[发明专利]基于网络编码和中继缓存辅助的DTN数据传输方法

说明书

本发明提供了一种基于网络编码和中继缓存辅助的DTN数据传输方法，包括建立中继通信网络，中继通信网络包括中继节点、目的节点、以及至少两个信源节点，信源节点S1和信源节点S2通过中继节点R将信息传送到目的节点D；还包括优先转发策略、集束合并策略和网络编码策略。本发明的有益效果是：本发明建立了DTN协议框架下多源多业务的中继通信网络，在此基础上，将网络编码技术和集束层协议相结合，提出了在中继DTN网络中将高低优先级业务的编码传输方案。通过在地月通信场景下的仿真分析，发现网络编码方案与优先转发策略和集束合并策略相比，有效地提升了中继DTN通信网络的传输效益。

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其基于网络编码和中继缓存辅助的DTN数据传输方法。

背景技术

延迟容忍网络(Delay/Disruption Tolerant Network,DTN)是一种存在高延迟或频繁断开现象的端到端传输的网络架构，在很多领域都有重要的运用，如星际网络、车联网、军事网络等。

Kevin Fall在2008年提出了DTN协议，并将其描述为“延迟/中断网络”，主要用于提供长延迟空间通信的端到端可靠传输。捆绑层协议(BP)的存储转发机制可以克服链路上的高丢包率和不同网络之间的异构互连导致的数据拥塞。DTN还可以解决行星间互联网(IPN)中可靠传输的问题。但是，随着数据量和数据源数量的增加，中继的利用效率降低。如何提高多源中继通信中的利用效率DTN场景已成为亟待讨论的问题。

发明内容

本发明提供了一种基于网络编码和中继缓存辅助的DTN数据传输方法，包括建立中继通信网络，中继通信网络包括中继节点R、目的节点D、以及至少两个信源节点，两个信源节点为信源节点S1和信源节点S2，信源节点S1和信源节点S2通过中继节点R将信息传送到目的节点D；

BP协议定义了DTN协议的传输单元为集束包(bundle)，bundle由基本块和有效载荷块构成，基本块中包含控制信息，自定义bundle包的优先级，有效载荷块中是实际传输的数据，整个bundle大小可变；

BP协议使用存储-转发机制：信源节点S1和信源节点S2将bundle传输给中继节点R，当中继节点R接收到bundle时会将它存储在永久非易失的内存中，只有在中继节点R接收到目的节点D传回的确认信息或者该bundle包指定的生命周期过期时才会从中继节点R的存储空间中删除bundle；

高、低两种不同优先级的bundle从信源节点S1和信源节点S2同时发送到中继节点R，中继节点R在时刻i分别接收到ai和bi两个来自信源节点S1和信源节点S2的bundle，并分别存储在两个存储器中；在i时刻之前中继节点R接收到的其余bundle将实时传输到目的节点D，不需要等待信源节点的bundle全都传输到中继节点R再统一进行转发；

利用中继节点R的存储能力，实现在低误码率信道条件下利用高发低存，在高误码率信道条件下利用高低融合转发、高低异或转发方案，将高优先级bundle优先送入转发队列，低优先级数据暂存或者合并进高优先级bundle以降低传输到目的节点的bundle数量；

DTN：延迟容忍网络，BP协议：捆绑层协议。

作为本发明的进一步改进，该DTN数据传输方法还包括优先转发策略，所述优先转发策略：假设信源节点S1和信源节点S2发送到中继节点R的Bundle由中继节点R的两个存储器分别接收，产生两个到达队列，为了保证高优先级数据尽可能多的送达目的节点，不考虑链路的误码率高低，直接将队列中的高优先级数据送入转发队列；如果两个高优先级数据同时到达，随机将它们依次送入转发队列；在文件中的高优先级数据没有全部传输完成期间，队列中的低优先级数据会被赋予一个计时器并送入中继节点R的专用缓存空间，如果中继节点R的专用缓存空间不足，从计时器最小的低优先级数据开始删除，防止出现拥塞；当高优先级数据全部传输完毕后，将中继节点R中的低优先级bundle送入转发队列进行传输。