[发明专利]一种适用于卫星网络的高效交互传输方法

摘要

本发明属于卫星信道传输技术领域，其特征在于：采用了超起始Super Start窗口增长策略；采用基于不同优先级的IP数据包间隔发送的数据丢失判断策略，来区分不同原因造成的数据丢失，并采用相应的传输控制策略；采用主动周期性选择式应答信息，其内容不仅包括期望发送的后续数据段的序列号，期望发送的连续数据段的后续数据段序列号，而且还包括丢失的数据段。在具有随机误码和突发误码的卫星信道环境中，它不仅可以迅速提升发送窗口，而且可以有效地区分前向链路数据的具体丢失原因，对抗信道误码对协议的不利影响，即使在误码率非常高以及存在恶劣的突发误码的情况下，协议的吞吐量仍能够接近最大值。另外，此协议还大大降低了反向链路的带宽要求。

主权项

1、一种适用于卫星网络的高效交互传输方法，其特征在于它是在源代码公开的Linux操作系统上实现，该方法一次包含以下步骤：步骤(1)，连接监听服务器进入“监听”状态，等待客户连接；步骤(2)，建立连接步骤(2.1)，从地面网络的一个客户终端发来的TCP连接请求，经过卫星网络的传输，到达服务器；步骤(2.2)，服务器接收到该连接请求后，TCP协议返回连接应答请求，准备传输数据；在所述数据的IP包头中的TOS字段中设一位优先级比特，用pri表示，pri＝1，为高优先级，pri＝0，为低优先级；同时，在所述TOS字段还设一个状态比特，用start表示，并根据数据包头的优先级pri和状态start值，把数据分为以下四类：start＝1，pri＝0，start＝1，pri＝1，start＝0，pri＝0，start＝0，pri＝1；start＝1，pri＝0，表示当网络出现拥塞时，服务器首先丢弃低优先级、高开始状态数据包；start＝1，pri＝1，当低优先级、高开始状态的数据包不存在时，丢弃高优先级、高开始状态的数据包；start＝0，pri＝0，当没有高开始状态的数据包时，丢弃低优先级、低开始状态的数据包；start＝0，pri＝1，当以上三种数据包都不存在时，丢弃高优先级、低开始状态的数据包；步骤(2.3)，该客户端接收连接应答信号后，估计该客户与服务器之间的信号来回传输时间值RTTh，返回应答确认信号，信号中包含接收窗口值rwnd，并进入到数据接收状态，开始接收数据；步骤(2.4)，该服务器接收到确认应答信号后，估计服务器与客户之间的信号来回时间值RTTs，开始传送数据；步骤(3)，服务器向客户端传输数据：步骤(3.1)，超起始状态Super Start阶段：步骤(3.1.1)，该服务器根据rwnd值，计算初始的拥塞窗口值cwmd，cwnd＝rwnd/2，再设置IP包头中的状态值start为1，高低优先级数据包交错发送，每间隔一个时间τ就发送一个数据包，τ＝2·RTTs/rwnd，最多发送rwnd个数据包，并等待来自客户端的第一个应答信息；步骤(3.1.2)，该客户端在成功接收到第一个数据包后开始计时，当计时时间达到估计时间RTTh就向服务器发送一个应答信息M-NACK，所述的M-NACK信息中包括：20个字节的标准TCP头，期待服务器发送的下一个TCP数据段的序列值，期待服务器发送的下一个连续TCP数据段的序列值，以及所有没有正确接受的TCP数据段的序列值；步骤(3.1.3)，服务器接收到来自客户端的第一个M-NACK信息后，根据M-NACK的信息内容计算拥塞窗口cwnd值，增加量为成功接收的数据包数量，这样，如果没有数据包的丢失，则cwnd最大值为rwnd；与此同时，服务器设置IP包头中的状态值start为0，这样随后发送数据包的IP包头中的状态值start为0；服务器退出超起始状态Super Start阶段，进入到拥塞回避阶段Congestion Avoidance；步骤(3.2)，拥塞回避阶段Congestion Avoidance：服务器每接收到一个M-NACK信息，包括第一个M-NACK，判断是否有数据丢失：若：无数据丢失，则判断当前cwnd值是否等于rwnd：若小于rwnd，并且接收到的M-NACK不是第一个M-NACK，则cwnd＝cwnd+1；若等于rwnd，则不变；重新计算数据发送间隔τ值，并根据τ值间隔交错发送高低优先级的数据；若：发现数据丢失，则转入到丢失判断阶段Loss Distinguish；步骤(3.3)，丢失判断阶段Loss Distinguish：根据数据的丢失状态，判断网络是否拥塞：步骤(3.3.1)，按照步骤(2.2)所述判断丢失数据包的种类；步骤(3.3.2)，若丢失的数据包的优先级全部为低优先级时，lost_pri＝lost_num，或者丢失的数据包数量超过了拥塞窗口值cwnd的一半，lost_num＞cwnd/2，则认为网络拥塞，同时转入到拥塞恢复阶段Congestion Recovery；步骤(3.3.3)，当只有一个数据包丢失，或者丢失状况不满足步骤(3.3.2)所述的情况，则认为网络出现误码，服务器按照时间间隔τ高低优先级交错重传丢失数据，在发送完丢失数据后，转入到拥塞回避阶段Congestion Avoidance；步骤(3.4)，拥塞恢复阶段Congestion Recovery：服务器把拥塞窗口值cwnd减半，即cwnd＝cwnd/2，重新计算时间间隔τ，即τ＝RTTs/cwnd，并按照时间间隔τ高低优先级交错重传丢失数据，当发送完丢失数据后，转入到拥塞回避阶段Congestion Avoidance；步骤(4)，服务器拆除连接，依次包含以下步骤：当服务器端发送TCP连接拆除请求时：执行以下步骤：服务器发送连接结束TCP数据包，等待客户端的应答；客户端接收到拆除请求后，返回连接拆除确认应答数据包，拆除此连接；服务器收到结束应答数据包后，拆除此连接，进入监听状态；当客户端发起TCP连接拆除请求时：客户端发送TCP连接拆除数据包，等待应答；服务器收到连接拆除TCP数据包后，返回连接拆除确认应答数据包，拆除此次连接；客户端接收拆除应答后，拆除此连接。