衛(wèi)星測控網(wǎng)絡(luò)按需文件可靠傳輸方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種衛(wèi)星測控網(wǎng)絡(luò)按需文件可靠傳輸方法，主要解決現(xiàn)有測控網(wǎng)中繼衛(wèi)星可靠傳輸效率低的問題。其實(shí)現(xiàn)方案是：1)查找用戶飛行器與中繼衛(wèi)星的可用通信時(shí)間段；2)在中繼衛(wèi)星可用通信時(shí)間段中，從前往后查找確認(rèn)報(bào)文ACK的待發(fā)送時(shí)間段，若查找到，則將該報(bào)文的發(fā)送時(shí)間設(shè)置為待發(fā)送時(shí)間段的起始時(shí)間進(jìn)行傳輸，若查找失敗，則計(jì)算確認(rèn)報(bào)文ACK的目的飛行器的飛行軌道來預(yù)測下一中繼衛(wèi)星，并將該確認(rèn)報(bào)文ACK遞交給下一中繼衛(wèi)星處理,返回1)；3)反復(fù)進(jìn)行步驟1)?2)，直至找到ACK可用的發(fā)送時(shí)間段。本發(fā)明專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比能夠保證前向鏈路高效利用的前提下實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星測控網(wǎng)中文件的返向按需可靠傳輸，可用于衛(wèi)星通信。

Reliable transmission method for on demand file of satellite measurement and control network

The invention discloses a reliable transmission method for a satellite measurement and control network on-demand file, which mainly solves the problem of low transmission efficiency of the relay satellite in the existing measurement and control network. The solution is: 1) available communication time search aircraft and relay satellites; 2) in the relay satellite available communication time, past the next confirmation message to be sent to find the ACK time period, if found, will send the message to the time set to start time to send time for transmission if the search fails, then, calculate and confirm the flight track message ACK to aircraft to predict the next relay satellite, and the confirmation message ACK submitted to the next relay satellite, return 1); 3) repeat step 1) 2), until you find the time to send the available ACK. Compared with the prior art, the invention can ensure the reliable return of the files in the satellite control network and can be used for satellite communication under the premise of ensuring the efficient utilization of the forward link.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
衛(wèi)星測控網(wǎng)絡(luò)按需文件可靠傳輸方法
本專利技術(shù)屬于空間信息網(wǎng)絡(luò)
，特別涉及一種測控網(wǎng)按需文件傳輸方法，可用于衛(wèi)星通信。
技術(shù)介紹
衛(wèi)星測控網(wǎng)是對航天飛行器進(jìn)行測量和控制的專用網(wǎng)絡(luò)，其主要任務(wù)是對升空段運(yùn)載火箭進(jìn)行測量和控制，對飛行器軌道和姿態(tài)進(jìn)行測量和控制，對飛行器遙測數(shù)據(jù)進(jìn)行接收處理，接收載人航天器視頻圖像，進(jìn)行雙向語音通信等。傳統(tǒng)的衛(wèi)星測控網(wǎng)的資源是預(yù)分配模式，由調(diào)度中心進(jìn)行統(tǒng)一控制、計(jì)劃和使用。隨著中繼衛(wèi)星返向多址技術(shù)的成熟，現(xiàn)階段的測控網(wǎng)已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)用戶飛行器的返向隨機(jī)多址接入，但由于中繼衛(wèi)星技術(shù)的限制前向多址技術(shù)難以實(shí)現(xiàn)。因此，現(xiàn)有的文件傳輸分為兩種，一種是無前向ACK確認(rèn)的不可靠傳輸機(jī)制，另一種則是有前向ACK確認(rèn)機(jī)制的可靠傳輸機(jī)制。現(xiàn)有的可靠傳輸機(jī)制雖然能實(shí)現(xiàn)文件的可靠傳輸，但是由于其ACK需要獨(dú)占前向鏈路，而ACK本身需要的帶寬很低，因此前向鏈路利用率低，限制了多文件同時(shí)傳輸時(shí)的效率。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)目的在于提出一種基于ACK接力傳輸?shù)男l(wèi)星測控網(wǎng)絡(luò)按需文件可靠傳輸方法，以解決上述現(xiàn)有技術(shù)由于中繼衛(wèi)星無前向多址技術(shù)所導(dǎo)致的無法有效利用上行鏈路資源的問題，提高鏈路資源利用率和文件傳輸?shù)乃俾省?shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)思路是，前向ACK分組到達(dá)資源調(diào)度中心后按照ACK分組的目的和飛行器當(dāng)前所處的中繼衛(wèi)星進(jìn)行分組，通過目的飛行器軌道預(yù)測來判決是在當(dāng)前中繼衛(wèi)星上行鏈路中傳輸還是下一中繼衛(wèi)星的上行鏈路上傳輸，按照見空插入的方式?jīng)Q定插入位置，以得到ACK的最優(yōu)發(fā)送路徑，減少ACK確認(rèn)的時(shí)延，提高文件發(fā)送速率。由于ACK采用累積方式可以加快分組確認(rèn)的速度，因此在尋找可用時(shí)間段時(shí)，將已被相同目標(biāo)用戶飛行器ACK占用的時(shí)隙安排當(dāng)做可用時(shí)隙，用更新的ACK報(bào)文替代原有的ACK報(bào)文占用該時(shí)隙。依據(jù)上述思路，本專利技術(shù)的實(shí)現(xiàn)步驟包括如下：(1)用戶飛行器向中繼衛(wèi)星按需發(fā)送數(shù)據(jù)包，并將發(fā)送的數(shù)據(jù)包按照發(fā)送順序放入待確認(rèn)緩存隊(duì)列；(2)中繼衛(wèi)星再將數(shù)據(jù)包透明轉(zhuǎn)發(fā)給對應(yīng)的中繼地面站，中繼地面站通過地面網(wǎng)絡(luò)直接將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給地面用戶，地面用戶收到數(shù)據(jù)包后返回一個(gè)確認(rèn)報(bào)文ACK，該報(bào)文首先被發(fā)送到資源調(diào)度中心；(3)資源調(diào)度中心收到確認(rèn)報(bào)文ACK后，查找用戶飛行器與當(dāng)前中繼衛(wèi)星的可用通信時(shí)間段，并在可用通信時(shí)間段內(nèi)從前到后依次搜索該報(bào)文的待發(fā)送時(shí)間段是否存在：若存在，則將ACK報(bào)文的發(fā)送時(shí)間設(shè)置為ACK報(bào)文待發(fā)送時(shí)間段的起始時(shí)刻,轉(zhuǎn)入步驟(5)；若不存在，執(zhí)行步驟(4)；(4)確認(rèn)報(bào)文ACK進(jìn)入中繼衛(wèi)星接力傳輸階段后，資源調(diào)度中心按用戶飛行器與中繼衛(wèi)星的連接順序，搜索用戶飛行器與各個(gè)中繼衛(wèi)星的可用通信時(shí)間段，直至找到該報(bào)文的待發(fā)送時(shí)間段，并將該報(bào)文的發(fā)送時(shí)間設(shè)置為該報(bào)文待發(fā)送時(shí)間段的起始時(shí)刻，執(zhí)行步驟(5)；(5)資源調(diào)度中心將確認(rèn)報(bào)文ACK轉(zhuǎn)發(fā)到中繼地面站，并在該報(bào)文待發(fā)送時(shí)間段的起始時(shí)刻通過前向鏈路發(fā)送給中繼衛(wèi)星，中繼衛(wèi)星再將該報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給用戶飛行器；(6)用戶飛行器收到確認(rèn)報(bào)文ACK后，對步驟(1)中已存儲在待確認(rèn)緩存隊(duì)列中的數(shù)據(jù)包進(jìn)行確認(rèn)，并將確認(rèn)收到的數(shù)據(jù)包刪除，至此完成一次有效的數(shù)據(jù)包發(fā)送。本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：1)本專利技術(shù)采用中繼衛(wèi)星接力傳輸方案為確認(rèn)報(bào)文ACK分配資源，利用用戶飛行器的軌道預(yù)測信息來為報(bào)文分配最優(yōu)的發(fā)送資源，解決了ACK跨中繼衛(wèi)星傳輸問題，實(shí)現(xiàn)了ACK報(bào)文的連續(xù)傳輸；2)本專利技術(shù)采用確認(rèn)報(bào)文ACK的后向替代機(jī)制，避免了無效ACK報(bào)文傳輸，能夠加快對數(shù)據(jù)分組的確認(rèn)，提高了中繼衛(wèi)星前向鏈路的利用率；3)本專利技術(shù)采用在可用通信時(shí)間段內(nèi)插入式安排確認(rèn)報(bào)文ACK的方式，在可用通信時(shí)間內(nèi)查找第一個(gè)能滿足ACK發(fā)送的時(shí)隙，解決了前向ACK報(bào)文發(fā)送需要獨(dú)占鏈路資源的問題，提高了鏈路利用率的同時(shí)能夠加快ACK報(bào)文的傳輸。附圖說明圖1是本專利技術(shù)的測控網(wǎng)絡(luò)場景示意圖圖2是本專利技術(shù)的實(shí)現(xiàn)流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對本專利技術(shù)做進(jìn)一步的描述：參照附圖1，本專利技術(shù)描述的測控網(wǎng)絡(luò)場景包含5類節(jié)點(diǎn)，分別為用戶飛行器節(jié)點(diǎn)、中繼衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)、地面站節(jié)點(diǎn)、地面用戶節(jié)點(diǎn)及資源調(diào)度中心節(jié)點(diǎn)。其中：用戶飛行器節(jié)點(diǎn)有多個(gè)，這些用戶飛行器是中低軌道資源衛(wèi)星或觀測衛(wèi)星，具有可預(yù)測的飛行軌跡，可按需發(fā)起反向文件傳輸任務(wù)；中繼衛(wèi)星節(jié)點(diǎn)有3個(gè)，每個(gè)中繼衛(wèi)星是相對于地球靜止的地球同步軌道衛(wèi)星，其軌道高度36500KM，用于為用戶飛行器提供數(shù)據(jù)中繼轉(zhuǎn)發(fā)功能；地面站節(jié)點(diǎn)有3個(gè)，每個(gè)地面站與中繼衛(wèi)星一一對應(yīng)，具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)能力；地面用戶有多個(gè)，每個(gè)地面用戶可接收用戶飛行器發(fā)來的數(shù)據(jù)報(bào)文；資源調(diào)度中心節(jié)點(diǎn)有一個(gè)，其功能是管理并分配前向鏈路資源。參照附圖2，本專利技術(shù)的具體步驟如下：步驟1，用戶飛行器發(fā)送文件數(shù)據(jù)分組。用戶飛行器向中繼衛(wèi)星按需發(fā)送數(shù)據(jù)分組，并將發(fā)送的數(shù)據(jù)分組按照發(fā)送順序放入待確認(rèn)緩存隊(duì)列，該數(shù)據(jù)分組為待傳輸文件的分片。步驟2，中繼衛(wèi)星及中繼地面站轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包分組。中繼衛(wèi)星收到數(shù)據(jù)分組后將其透明轉(zhuǎn)發(fā)給對應(yīng)的中繼地面站，中繼地面站收到數(shù)據(jù)分組后直接通過地面網(wǎng)絡(luò)將其轉(zhuǎn)發(fā)給目的地面用戶。步驟3，地面用戶接收并處理數(shù)據(jù)分組。地面用戶收到發(fā)來的數(shù)據(jù)分組，將數(shù)據(jù)分組遞交給上層應(yīng)用，并將確認(rèn)報(bào)文ACK發(fā)送給資源調(diào)度中心。步驟4，資源調(diào)度中心為確認(rèn)報(bào)文ACK分配傳輸資源。(4a)從確認(rèn)報(bào)文ACK中取出其報(bào)文的目的飛行器ID；(4b)根據(jù)目的飛行器的軌道參數(shù)和當(dāng)前時(shí)間來計(jì)算該用戶飛行器當(dāng)前時(shí)刻的位置坐標(biāo)；(4c)利用步驟(4b)中得出的飛行器位置坐標(biāo)來計(jì)算其與每個(gè)中繼衛(wèi)星的空間直線距離，將其距離最近的中繼衛(wèi)星設(shè)置為當(dāng)前中繼衛(wèi)星；(4d)計(jì)算當(dāng)前中繼衛(wèi)星的可用通信時(shí)間段，具體步驟如下:(4d1)將從當(dāng)前時(shí)間起到用戶飛行器與當(dāng)前中繼衛(wèi)星斷開連接的時(shí)間段[tcurrent,tshift]設(shè)置為物理連通時(shí)間段；(4d2)在物理連通時(shí)間段內(nèi)中去掉已被按需分配業(yè)務(wù)和確認(rèn)報(bào)文ACK占用的時(shí)間段；(4d3)在步驟(4d2)得到的時(shí)間段內(nèi)加入被同一目的飛行器ACK占用的時(shí)間段，該時(shí)間段即是可用通信時(shí)間段；(4e)在當(dāng)前中繼衛(wèi)星的可用通信時(shí)間段內(nèi)從前往后搜索待發(fā)送時(shí)間段，若在待發(fā)送時(shí)間段內(nèi)能尋找出第一個(gè)長度大于確認(rèn)報(bào)文ACK長度的時(shí)間空隙，則搜索成功，執(zhí)行步驟5，若在待發(fā)送時(shí)間段內(nèi)不能找到一個(gè)長度大于確認(rèn)報(bào)文ACK長度的時(shí)間空隙，則搜索失敗，執(zhí)行步驟(4f)；(4f)通過計(jì)算得出用戶飛行器隨時(shí)間推移的空間坐標(biāo)變化，按照步驟(4c)中的距離最近原則，找出用戶飛行器將進(jìn)入的下一中繼衛(wèi)星；(4g)該確認(rèn)報(bào)文ACK遞交給步驟(4f)中確定的下一中繼衛(wèi)星處理，返回步驟(4d)；(4g)不斷進(jìn)行(4d)-(4f)步驟，直至找到確認(rèn)報(bào)文ACK可用的時(shí)隙。步驟5，中繼衛(wèi)星及中繼地面站轉(zhuǎn)發(fā)確認(rèn)報(bào)文ACK。資源調(diào)度中心將確認(rèn)報(bào)文ACK報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到中繼地面站，在分配的待發(fā)送時(shí)間段內(nèi)通過前向鏈路發(fā)送給中繼衛(wèi)星，中繼衛(wèi)星將確認(rèn)報(bào)文ACK轉(zhuǎn)發(fā)給用戶飛行器。步驟6，用戶飛行器完成報(bào)文發(fā)送。用戶飛行器收到確認(rèn)報(bào)文ACK后，對步驟1中已存儲在待確認(rèn)緩存隊(duì)列中的數(shù)據(jù)包進(jìn)行確認(rèn)，并將確認(rèn)收到的數(shù)據(jù)包刪除，至此完成一次有效的數(shù)據(jù)包發(fā)送。重復(fù)以上步驟，用戶飛行器不斷進(jìn)行返向數(shù)據(jù)分組的發(fā)送和前向確認(rèn)報(bào)文ACK的接收，最終完成整個(gè)文件本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種衛(wèi)星測控網(wǎng)絡(luò)按需文件可靠傳輸方法，其特征在于，包括：(1)用戶飛行器向中繼衛(wèi)星按需發(fā)送數(shù)據(jù)包，并將發(fā)送的數(shù)據(jù)包按照發(fā)送順序放入待確認(rèn)緩存隊(duì)列；(2)中繼衛(wèi)星再將數(shù)據(jù)包透明轉(zhuǎn)發(fā)給對應(yīng)的中繼地面站，中繼地面站通過地面網(wǎng)絡(luò)直接將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給地面用戶，地面用戶收到數(shù)據(jù)包后返回一個(gè)確認(rèn)報(bào)文ACK，該報(bào)文首先被發(fā)送到資源調(diào)度中心；(3)資源調(diào)度中心收到確認(rèn)報(bào)文ACK后，查找用戶飛行器與當(dāng)前中繼衛(wèi)星的可用通信時(shí)間段，并在可用通信時(shí)間段內(nèi)從前到后依次搜索該報(bào)文的待發(fā)送時(shí)間段是否存在：若存在，則將ACK報(bào)文的發(fā)送時(shí)間設(shè)置為ACK報(bào)文待發(fā)送時(shí)間段的起始時(shí)刻,轉(zhuǎn)入步驟(5)；若不存在，執(zhí)行步驟(4)；(4)確認(rèn)報(bào)文ACK進(jìn)入中繼衛(wèi)星接力傳輸階段，資源調(diào)度中心按用戶飛行器與中繼衛(wèi)星的連接順序，搜索用戶飛行器與各個(gè)中繼衛(wèi)星的可用通信時(shí)間段，直至找到該報(bào)文的待發(fā)送時(shí)間段，并將該報(bào)文的發(fā)送時(shí)間設(shè)置為該報(bào)文待發(fā)送時(shí)間段的起始時(shí)刻，執(zhí)行步驟(5)；(5)資源調(diào)度中心將確認(rèn)報(bào)文ACK轉(zhuǎn)發(fā)到中繼地面站，并在該報(bào)文待發(fā)送時(shí)間段的起始時(shí)刻通過前向鏈路發(fā)送給中繼衛(wèi)星，中繼衛(wèi)星再將該報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給用戶飛行器；(6)用戶飛行器收到確認(rèn)報(bào)文ACK后，對步驟(1)中已存儲在待確認(rèn)緩存隊(duì)列中的數(shù)據(jù)包進(jìn)行確認(rèn)，并將確認(rèn)收到的數(shù)據(jù)包刪除，至此完成一次有效的數(shù)據(jù)包發(fā)送。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種衛(wèi)星測控網(wǎng)絡(luò)按需文件可靠傳輸方法，其特征在于，包括：(1)用戶飛行器向中繼衛(wèi)星按需發(fā)送數(shù)據(jù)包，并將發(fā)送的數(shù)據(jù)包按照發(fā)送順序放入待確認(rèn)緩存隊(duì)列；(2)中繼衛(wèi)星再將數(shù)據(jù)包透明轉(zhuǎn)發(fā)給對應(yīng)的中繼地面站，中繼地面站通過地面網(wǎng)絡(luò)直接將數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)給地面用戶，地面用戶收到數(shù)據(jù)包后返回一個(gè)確認(rèn)報(bào)文ACK，該報(bào)文首先被發(fā)送到資源調(diào)度中心；(3)資源調(diào)度中心收到確認(rèn)報(bào)文ACK后，查找用戶飛行器與當(dāng)前中繼衛(wèi)星的可用通信時(shí)間段，并在可用通信時(shí)間段內(nèi)從前到后依次搜索該報(bào)文的待發(fā)送時(shí)間段是否存在：若存在，則將ACK報(bào)文的發(fā)送時(shí)間設(shè)置為ACK報(bào)文待發(fā)送時(shí)間段的起始時(shí)刻,轉(zhuǎn)入步驟(5)；若不存在，執(zhí)行步驟(4)；(4)確認(rèn)報(bào)文ACK進(jìn)入中繼衛(wèi)星接力傳輸階段，資源調(diào)度中心按用戶飛行器與中繼衛(wèi)星的連接順序，搜索用戶飛行器與各個(gè)中繼衛(wèi)星的可用通信時(shí)間段，直至找到該報(bào)文的待發(fā)送時(shí)間段，并將該報(bào)文的發(fā)送時(shí)間設(shè)置為該報(bào)文待發(fā)送時(shí)間段的起始時(shí)刻，執(zhí)行步驟(5)；(5)資源調(diào)度中心將確認(rèn)報(bào)文ACK轉(zhuǎn)發(fā)到中繼地面站，并在該報(bào)文待發(fā)送時(shí)間段的起始時(shí)刻通過前向鏈路發(fā)送給中繼衛(wèi)星，中繼衛(wèi)星再將該報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)給用戶飛行器；(6)用戶飛行器收到確認(rèn)報(bào)文ACK后，對步驟(1)中已存儲在待確認(rèn)緩存隊(duì)列中的數(shù)據(jù)包進(jìn)行確認(rèn)，并將確認(rèn)收到的數(shù)據(jù)包刪除，至此完成...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李建東，蔣東霖，李紅艷，張順，劉勤，王璽鈞，侯蓉暉，張琰，馬英紅，
申請(專利權(quán))人：西安電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：陜西,61