CN116248172A - 基于tcp/ip协议和ccsds协议的数据传输方法、装置及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输方法、装置及存储介质，包括：协议网关按预定周期获取卫星通信参数，其中卫星通信参数用于指示卫星通信时的网络状态；协议网关根据卫星通信参数，确定多路复用数据单元的数据长度；终端设备根据接收到的由协议网关传输的多路复用数据单元的数据长度，调整TCP报文中应用数据的数据长度；终端设备生成调整后的TCP报文，并根据TCP报文生成IP数据包；以及协议网关根据接收到的由终端设备传输的IP数据包，生成CCSDS空间包。从而，通过上述操作达到了能够减少传输的延迟的技术效果。

Description

基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输方法、装置及存储 介质

技术领域

本申请涉及卫星通信技术领域，特别是涉及一种基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输方法、装置及存储介质。

背景技术

TCP/IP协议以及 CCSDS协议是地面网络与卫星通信所组成的网络通信系统中常用通信协议。图1示出了现有的由地面网络与卫星通信构成的网络通信系统。参考图1所示，该网络通信系统包括协议网关200，500、卫星300，400以及终端设备100，600。其中，终端设备100，600例如通过该网络通信系统通信。

此外，参考图1所示，终端设备100与协议网关200之间通过TCP/IP协议进行通信。协议网关200，500用于实现TCP/IP协议与CCSDS AOS协议之间的协议转换。从而当终端设备100向服务器600发送数据时，可以通过TCP/IP协议将封装由传输数据的IP数据包传输至协议网关200。协议网关200收到IP数据包后，将其进行协议转换，并转换成基于CCSDS AOS协议的AOS空间链路帧。然后，通过AOS空间链路，经由卫星300，400传输至协议网关500。协议网关500接收到AOS空间链路帧之后进行解析，得到IP数据包，然后基于TCP/IP协议将IP数据包传输至服务器600。

图2示出了现有的终端设备的数据传输示意图。参考图2所示，在终端设备100中，TCP协议部署于传输层，用于根据应用层传输的数据字节流拆分成多个TCP报文。IP协议部署于网络层，用于在TCP报文首部添加IP首部，生成相应的IP数据包。链路层在IP数据包添加以太网首部和以太网尾部，生成以太网帧并进行传输。

图3示出了现有的协议网关的数据传输示意图。参考图3所示，在协议网关200，500中，首先通过链路层接收以太网帧，并且在网络层解析出IP数据包。然后，通过AOS层基于IP数据包生成AOS空间链路帧。最后，通过RF层经由空间链路传输至卫星300，400。

TCP/IP协议以及CCSDS协议都具有可靠性和完整性的优点。但反过来，数据传输的实时性不能得到满足，容易产生延迟。因此需要对传输过程进行优化以减少传输过程中的延迟。

此外，在AOS协议中M_PDU以及AOS空间链路帧的长度是固定的，而接收到的IP数据包数据长度不定，因此基于IP数据包生成的CCSDS空间包的长度也不固定。从而，需要将CCSDS空间包拆分为多个M_PDU（当CCSDS空间包的长度大于AOS空间链路帧的长度时），或者将多个CCSDS空间包合并到一个M_PDU中（当CCSDS空间包的长度小于AOS空间链路帧的长度时），或者将多个CCSDS空间包合并到一个M_PDU中（当CCSDS空间包的长度小于AOS空间链路帧的长度时）。有时还要将同一个CCSDS空间包拆分成两个不同的部分，分别填充到不同的M_PDU中。这些操作显然增加了协议转换的时长，增加了传输过程中的延迟。

此外，由于卫星通信的网络是不稳定的，因此当卫星通信网络状况良好时，可以传送较大长度的空间链路帧；当卫星通信的网络不稳定时，为了避免发生传输错误，最好传送较小长度的空间链路帧。由于现有协议中AOS空间链路帧的长度固定，因此不能适应不同的网络状态，因此增加了出现错误的概率，从而引发CCSDS协议不断重传数据包，从而进一步增加了传输的延迟。

公开号为CN113507722A，名称为一种基于NS3的用于低轨卫星控制拥塞的平台的实现方法。本发明方法根据TCP/IP通信协议的层次结构，在仿真模拟器NS3中搭建用于低轨卫星控制拥塞的平台；在安装网络设备和信道时，为每个卫星建立通信任务队列，在安装网络协议栈时，设置使用显示负载均衡的路由控制策略，定时检查卫星负载状态，并发送给相邻卫星，根据卫星状态控制卫星间的数据流量传输。

公开号为CN113438139B，名称用于检查来自通信总线的帧的设备和方法。包括：确定从通信总线接收的帧是否根据特定通信协议被编码并且被寻址到特定电子设备；当帧基于确定根据特定通信协议被编码并且被寻址到特定电子设备时，增加帧计数值，其中增加帧计数值包括增加具有第一比特深度的模运算计数器电路的计数，并且帧计数值被约束到模运算计数器电路的模值；基于将帧计数值与阈值进行比较来设置帧计数状态比特，并且在通信总线之上传输包括帧计数器状态比特的帧，并且在监测时间间隔结束时重置帧计数值。

针对上述的现有技术中存在的由于IP数据包的数据长度不定，因此当CCSDS空间包的长度大于AOS空间链路帧的长度时，需要将CCSDS空间包拆分成多个M_PDU；当CCSDS空间包的长度小于AOS空间链路帧的长度时，需要将多个CCSDS空间包合并到一个M_PDU中的操作，会增加协议转换的时长，从而增加了传输过程的延迟的技术问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本公开的实施例提供了一种基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输方法、装置及存储介质，以至少解决现有技术中存在的由于IP数据包的数据长度不定，因此当CCSDS空间包的长度大于AOS空间链路帧的长度时，需要将CCSDS空间包拆分成多个M_PDU；当CCSDS空间包的长度小于AOS空间链路帧的长度时，需要将多个CCSDS空间包合并到一个M_PDU中的操作，会增加协议转换的时长，从而增加了传输过程的延迟的技术问题。

根据本公开实施例的一个方面，提供了一种基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输方法，包括：协议网关按预定周期获取卫星通信参数，其中卫星通信参数用于指示卫星通信时的网络状态；协议网关根据卫星通信参数，确定多路复用数据单元的数据长度；终端设备根据接收到的由协议网关传输的多路复用数据单元的数据长度，调整TCP报文中应用数据的长度；终端设备生成调整后的TCP报文，并根据TCP报文生成IP数据包；以及协议网关根据接收到由终端设备传输的IP数据包，生成CCSDS空间包。

根据本公开实施例的另一个方面，还提供了一种存储介质，存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时由处理器执行以上任意一项所述的方法。

根据本公开实施例的另一个方面，还提供了一种基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输装置，包括：多路复用数据单元调节模块，其中多路复用数据单元调节模块配置用于按预定周期获取卫星通信参数，其中卫星通信参数用于指示卫星通信时的网络状态；多路复用数据单元调节模块配置用于根据卫星通信参数，确定多路复用数据单元的数据长度；数据长度调节模块，其中数据长度调节模块配置用于根据接收到的由协议网关传输的多路复用数据单元的数据长度，调整TCP报文中应用数据的数据长度；TCP报文生成模块，其中TCP报文生成模块配置用于生成调整后的TCP报文，并根据TCP报文生成IP数据包；以及CCSDS包生成模块，其中CCSDS生成模块配置用于接收到由终端设备传输的IP数据包，生成CCSDS空间包。

根据本公开实施例的另一个方面，还提供了一种基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输装置，包括：处理器；以及存储器，与处理器连接，用于为处理器提供处理以下处理步骤的指令：协议网关按预定周期获取卫星通信参数，其中卫星通信参数用于指示卫星通信时的网络状态；协议网关根据卫星通信参数，确定多路复用数据单元的数据长度；终端设备根据接收到的由协议网关传输的多路复用数据单元的数据长度，调整TCP报文中应用数据的长度；终端设备生成调整后的TCP报文，并根据TCP报文生成IP数据包；以及协议网关根据接收到由终端设备传输的IP数据包，生成CCSDS空间包。

本申请公开了一种基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输方法。由于协议网关是根据预先获取到的卫星通信参数，确定多路复用数据单元的数据长度，因此多路复用数据单元的数据长度与卫星通信目前的网络状态最相匹配。而又由于终端设备根据接收到的由协议网关传输的多路复用数据单元的数据长度，调整TCP报文中应用数据的长度，因此根据TCP报文生成的CCSDS空间包恰好与多路复用数据单元的数据长度相匹配。从而，通过上述操作达到了能够减少传输的延迟的技术效果。进而解决了现有技术中存在的由于IP数据包的数据长度不定，因此当CCSDS空间包的长度大于AOS空间链路帧的长度时，需要将CCSDS空间包拆分成多个M_PDU；当CCSDS空间包的长度小于AOS空间链路帧的长度时，需要将多个CCSDS空间包合并到一个M_PDU中的操作，会增加协议转换的时长，从而增加了传输过程的延迟的技术问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本公开的进一步理解，构成本申请的一部分，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1是现有的由地面网络与卫星通信构成的网络通信系统；

图2是现有的终端设备的数据传输示意图；

图3是现有的协议网关的数据传输示意图；

图4是根据本申请实施例1的第一个方面所述的卫星系统的硬件架构的示意图；

图5是现有的终端设备与协议网关的协议模型的示意图；

图6是根据本申请实施例1的第一个方面所述的终端设备与协议网关的协议模型的示意图；

图7是根据本申请实施例1的第一个方面所述的基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输方法的流程图；

图8是根据本申请实施例2的第一个方面所述的基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输装置的示意图；以及

图9是根据本申请实施例3的第一个方面所述的基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输装置的示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本公开的技术方案，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本公开保护的范围。

需要说明的是，本公开的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本公开的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

实施例1

根据本实施例，提供了一种基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输的方法实施例，需要说明的是，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

图4进一步示出了卫星系统的硬件架构的示意图。参考图4所示，卫星系统300，400包括综合电子系统，综合电子系统包括：处理器、存储器、总线管理模块以及通信接口。其中存储器与处理器连接，从而处理器可以访问存储器，读取存储器存储的程序指令，从存储器读取数据或者向存储器写入数据。总线管理模块与处理器连接，并且还与例如CAN总线等总线连接。从而处理器可以通过总线管理模块所管理的总线，同与总线连接的星载外设进行通信。此外，处理器还经由通信接口与相机、星敏感器、测控应答机以及数传设备等设备通信连接。本领域普通技术人员可以理解，图4所示的结构仅为示意，其并不对上述电子装置的结构造成限定。例如，卫星系统还可包括比图4中所示更多或者更少的组件，或者具有与图4所示不同的配置。

应当注意到的是，图4中示出的一个或多个处理器和/或其他数据处理电路在本文中通常可以被称为“数据处理电路”。该数据处理电路可以全部或部分的体现为软件、硬件、固件或其他任意组合。此外，数据处理电路可为单个独立的处理模块，或全部或部分的结合到计算设备中的其他元件中的任意一个内。如本公开实施例中所涉及到的，该数据处理电路作为一种处理器控制（例如与接口连接的可变电阻终端路径的选择）。

图4中示出的存储器可用于存储应用软件的软件程序以及模块，如本公开实施例中的基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输对应的程序指令/数据存储装置，处理器通过运行存储在存储器内的软件程序以及模块，从而执行各种功能应用以及数据处理，即实现上述的应用程序的基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输。存储器可包括高速随机存储器，还可包括非易失性存储器，如一个或者多个磁性存储装置、闪存、或者其他非易失性固态存储器

此处需要说明的是，在一些可选实施例中，上述图4所示的设备可以包括硬件元件（包括电路）、软件元件（包括存储在计算机可读介质上的计算机代码）、或硬件元件和软件元件两者的结合。应当指出的是，图4仅为特定具体实例的一个实例，并且旨在示出可存在于上述设备中的部件的类型。

图5是现有的终端设备100与协议网关200的协议模型的示意图。参考图5所示，终端设备100包括应用层、传输层、网络层以及链路层。其中，TCP协议部署于传输层，用于根据应用层传输的数据字节流拆分成多个TCP报文。IP协议部署于网络层，用于在TCP报文首部添加IP首部，并生成相应的IP数据包。链路层在IP数据包添加以太网首部和以太网尾部，生成以太网帧并进行传输。

参考图5所示，协议网关200包括栈（1）和栈（2）。其中，栈（1）包括网络层和链路层。栈（2）包括网络层、AOS层和RF层。协议网关200首先通过链路层接收到由终端设备100的链路层传输的以太网帧，并且在网络层中解析出IP数据包。然后，通过AOS层基于IP数据包生成AOS空间链路帧，然后通过RF层经由空间链路传输至卫星300，400。

图6示出了本申请实施例所述的终端设备100与协议网关200的协议模型的示意图。参考图6所示，终端设备100包括应用层、传输层、网络层以及链路层。其中，终端设备100的传输层设置有数据长度调节模块，用于调节TCP报文中应用数据的长度。从而终端设备100根据从协议网关200传输的多路复用数据单元的数据长度，调节TCP报文的数据长度。具体地，终端设备100中的数据长度调节模块对应用层的字节流进行切分，从而生成与所确定的多路复用数据单元的数据长度对应的应用数据，然后进一步在此基础上生成TCP报文。

协议网关200包括传输层、网络层、链路层、AOS层和RF层。其中，协议网关200中增加了M_PDU调节模块，从而M_PDU调节模块可以实时监控卫星通信参数（例如，空间链路的通信参数），并根据监控到的卫星通信参数，确定多路复用数据单元的数据长度。并且在协议网关200的栈（1）中增加了传输层，从而协议网关200的栈（1）构成了一个TCP/IP模型的协议栈结构。

从而，协议网关200可以将多路复用数据单元的数据长度传输至终端设备100。进一步地，由于多路复用数据单元的数据长度与CCSDS空间包的数据长度是对应的，CCSDS空间包的数据长度与IP数据包的数据长度是对应的，而IP数据包的数据长度与TCP报文应用数据的数据长度是对应的。从而，终端设备100的传输层中的数据长度调节模块能够根据由协议网关200传输的多路复用数据单元的数据长度，调节原TCP协议所生成的TCP报文中的应用数据的数据长度。

此外，终端设备100的链路层能够向协议网关200的链路层传输数据，协议网关200的链路层能够向终端设备100的链路层传输空间链路状态信息。

在上述运行环境下，根据本实施例的第一个方面，提供了一种基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输方法，该方法由图4中所示的处理器实现。图7示出了该方法的流程示意图，参考图7所示，该方法包括：

S702：协议网关按预定周期获取卫星通信参数，其中卫星通信参数用于指示卫星通信时的网络状态；

S704：协议网关根据卫星通信参数，确定多路复用数据单元的数据长度；

S706：终端设备根据接收到的由协议网关传输的多路复用数据单元的数据长度，调整TCP报文中应用数据的长度；

S708：终端设备生成调整后的TCP报文，并根据TCP报文生成IP数据包；以及

S710：协议网关根据接收到由终端设备传输的IP数据包，生成CCSDS空间包。

具体地，首先，协议网关200中的M_PDU调节模块按照预定周期获取卫星通信参数（S702）。其中，卫星通信参数用于指示卫星通信时的网络状态。卫星通信参数例如可以是信号强度a ₁ 、信噪比a ₂ 、误码率a ₃ 、延迟a ₄ 、带宽a ₅ 、流失率a ₆ 以及重传率a ₇ 。具体地，例如，协议网关200获取卫星通信参数向量A=[a ₁ ,a ₂ ,a ₃ ,a ₄ ,a ₅ ,a ₆ ,a ₇ ]^T。

然后，协议网关200中的M_PDU调节模块根据卫星通信参数，确定多路复用数据单元的数据长度（S704）。具体地，首先，协议网关200中的M_PDU调节模块对卫星通信参数向量A=[a ₁ ,a ₂ ,a ₃ ,a ₄ ,a ₅ ,a ₆ ,a ₇ ]^T进行预处理，从而得到与卫星通信参数向量A=[a ₁ ,a ₂ ,a ₃ ,a ₄ ,a ₅ ,a ₆ ,a ₇ ]^T对应的卫星特征参数B=[b ₁ ,b ₂ ,b ₃ ,b ₄ ,b ₅ ,b ₆ ,b ₇ ]^T。对卫星通信参数向量A=[a ₁ ,a ₂ ,a ₃ ,a ₄ ,a ₅ ,a ₆ ,a ₇ ]^T进行预处理的操作步骤将在后续进行详细描述，此处不再加以赘述。

进一步地，例如多路复用数据单元的数据长度可以为L ₁ ，L ₂ ，L ₃ ......L _m 。其中，L _m ＞......＞L ₃ ＞L ₂ ＞L ₁ 。例如，多路复用数据单元的数据长度L ₁ 为256字节，多路复用数据单元的数据长度L ₂ 为512字节，多路复用数据单元的数据长度L ₃ 为1024字节。从而，协议网关200中的M_PDU调节模块能够基于概率函数以及卫星特征参数，确定多路复用数据单元的数据长度为L ₁ ，L ₂ ，L ₃ ......L _m 的概率值。从而，协议网关200将求得的概率值最大的多路复用数据单元的数据长度，确定为传输至终端设备100的多路复用数据单元的数据长度（即，与目前卫星通信的网络状态相匹配的数据长度）。

具体地，概率函数例如可以是sigmoid函数。

其中，与多路复用数据单元的数据长度L ₁ 对应的概率值的计算公式如下列公式1：

（公式1）

其中，z ₁ 为与多路复用数据单元的数据长度L ₁ 对应的概率值，y ₁ 为与多路复用数据单元的数据长度L ₁ 对应的线性回归函数。

与多路复用数据单元的数据长度L ₁ 对应的线性回归函数如下列公式2：

（公式2）

其中，K ₁₀ 、K ₁₁ 、K ₁₂ 、K ₁₃ 、K ₁₄ 、K ₁₅ 、K ₁₆ 、K ₁₇ 为利用与L ₁ 对应的样本训练出来的参数。

将公式（2）带入到公式（1）当中，即可得到与多路复用数据单元的数据长度L ₁ 对应的概率值。

与多路复用数据单元的数据长度L ₁ 对应的概率值的计算公式如下列公式3：

（公式3）

其中，z ₂ 为与多路复用数据单元的数据长度L ₂ 对应的概率值，y ₂ 为与多路复用数据单元的数据长度L ₂ 对应的线性回归函数。

与多路复用数据单元的数据长度L ₂ 对应的线性回归函数如下列公式4：

（公式4）

其中，K ₂₀ 、K ₂₁ 、K ₂₂ 、K ₂₃ 、K ₂₄ 、K ₂₅ 、K ₂₆ 、K ₂₇ 为利用与L ₂ 对应的样本训练出来的参数。

将公式（4）带入到公式（3）当中，即可得到与多路复用数据单元的数据长度L ₂ 对应的概率值。

以此类推，协议网关200中的M_PDU调节模块能够计算得到与多路复用数据单元的数据长度L ₃ ~L _m 对应的概率值。

然后，协议网关200中的M_PDU调节模块从与多路复用数据单元的数据长度L ₃ ~L _m 对应的概率值中选取最大的概率值，并将与最大概率值对应的多路复用数据单元的数据长度L ₁ ~L _m ，确定为传输至终端设备100的多路复用数据单元的数据长度。

例如，协议网关200中的M_PDU调节模块计算得到与多路复用数据单元的数据长度L ₁ 对应的概率值为47%，与多路复用数据单元的数据长度L ₂ 对应的概率值为53%，与多路复用数据单元的数据长度L ₃ 对应的概率值为67%以及与多路复用数据单元的数据长度L ₄ 对应的概率值为78%。由上述可知，与多路复用数据单元的数据长度L ₄ 对应的概率值最大，则协议网关200中的M_PDU调节模块确定传输至终端设备100的多路复用数据单元的数据长度为L ₄ （即，多路复用数据单元的数据长度L ₄ 为最适宜目前的网络状态传输的数据长度）。

此外，终端设备100中的数据长度调节模块在接收到由协议网关200传输的多路复用数据单元的数据长度后，根据接收到的多路复用数据单元的数据长度，调整TCP报文中应用数据的数据长度（S706）。具体地，参考图2、图3和图6所示，首先，协议网关200通过链路层将所确定的多路复用数据单元的数据长度发送至终端设备100中的链路层。然后，终端设备100中的数据长度调节模块根据所确定的多路复用数据单元的数据长度对应用层的字节流进行切分，从而生成与多路复用数据单元的数据长度对应的符合数据长度调节模块输出的数据长度的应用数据，并调节原TCP协议所生成的TCP报文中的应用数据的长度。

进一步地，参考图2所示，终端设备100中的数据长度调节模块调节原TCP协议所生成的TCP报文中的应用数据的长度后，按照调节后的TCP报文生成IP数据包（S708）。

然后，参考图2所示，终端设备100根据IP数据包生成以太网帧，并将以太网帧传输至协议网关200。协议网关200在接收到由终端设备100传输的以太网帧后，从以太网帧解析出IP数据包，并根据IP数据包生成CCSDS空间包（S710）。从而，由于协议网关200生成的CCSDS空间包的数据长度恰好与多路复用数据单元的数据长度对应，因此不需要将多个CCSDS空间包拆分成多个多路复用数据单元，或将多个CCSDS空间包合并为一个多路复用数据单元，即可将CCSDS空间包填充到多路复用数据单元中。

正如背景技术中所述，在AOS协议中M_PDU以及AOS空间链路帧的长度是固定的，而接收到的IP数据包数据长度不定，因此基于IP数据包生成的CCSDS空间包的长度也不固定。从而，需要将CCSDS空间包拆分为多个M_PDU（当CCSDS空间包的长度大于AOS空间链路帧的长度时），或者将多个CCSDS空间包合并到一个M_PDU中（当CCSDS空间包的长度小于AOS空间链路帧的长度时），或者将多个CCSDS空间包合并到一个M_PDU中（当CCSDS空间包的长度小于AOS空间链路帧的长度时）。有时还要将同一个CCSDS空间包拆分成两个不同的部分，分别填充到不同的M_PDU中。这些操作显然增加了协议转换的时长，增加了传输过程中的延迟。

有鉴于此，本申请提供了一种基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输方法。由于协议网关200是根据预先获取到的卫星通信参数，确定多路复用数据单元的数据长度，因此多路复用数据单元的数据长度与现有的网络状态最相匹配。而又由于终端设备100根据接收到的由协议网关200传输的多路复用数据单元的数据长度，调整TCP报文中应用数据的长度，因此根据TCP报文生成的CCSDS空间包恰好与多路复用数据单元的数据长度相匹配。从而，通过上述操作达到了能够减少传输的延迟的技术效果。进而解决了现有技术中存在的由于IP数据包的数据长度不定，因此当CCSDS空间包的长度大于AOS空间链路帧的长度时，需要将CCSDS空间包拆分成多个M_PDU；当CCSDS空间包的长度小于AOS空间链路帧的长度时，需要将多个CCSDS空间包合并到一个M_PDU中的操作，会增加协议转换的时长，从而增加了传输过程的延迟的技术问题。

此外，由于协议网关200中的M_PDU调节模块所确定的多路复用数据单元的数据长度与目前的卫星通信网络相匹配，因此AOS空间链路帧的长度能够恰好适应于目前的卫星通信的网络状态，因此减小了出现错误的概率，从而不需要CCSDS协议不断重传数据包，进而减小了传输的延迟的技术效果。

可选地，还包括：终端设备生成TCP报文，并根据TCP报文生成IP数据包；终端设备根据IP数据包生成以太网帧，并将以太网帧传输至协议网关；以及协议网关从接收到的以太网帧中拆分出IP数据包，并根据IP数据包，生成CCSDS空间包。

具体地，首先，终端设备100生成TCP报文后，在TCP报文的首部添加IP首部，从而生成IP数据包。然后，终端设备100在IP数据包的首部添加以太网首部，并在IP数据包的尾部添加以太网尾部，从而生成以太网帧。

进一步地，终端设备100通过链路层将以太网帧传输至协议网关200的链路层。

然后，协议网关200从接收到的以太网帧中拆分出IP数据包，并在IP数据包的首部添加CCSDS空间包头和IPE，从而生成CCSDS空间包。

从而，通过上述操作达到了协议网关200能够根据由终端设备100传输的IP数据包生成CCSDS空间包的技术效果。

可选地，协议网关根据卫星通信参数，确定多路复用数据单元的数据长度的操作，包括：协议网关对卫星通信参数进行预处理，并得到本周期与卫星通信参数对应的第一卫星特征参数；协议网关获取上一周期，与多路复用数据单元的数据长度对应的第二卫星特征参数；以及协议网关确定第一卫星特征参数和第二卫星特征参数的相似度，确定与相似度对应的概率，并根据相似度判定是否需要调整多路复用数据单元的数据长度。

具体地，协议网关200在根据卫星通信参数，确定多路复用数据单元的数据长度的之前，需要先对卫星通信参数进行预处理。首先，协议网关200对卫星通信参数的向量A=[a ₁ ,a ₂ ,a ₃ ,a ₄ ,a ₅ ,a ₆ ,a ₇ ]^T进行归一化处理，从而使得卫星通信参数的向量A=[a ₁ ,a ₂ ,a ₃ ,a ₄ ,a ₅ ,a ₆ ,a ₇ ]^T变为第一卫星特征参数的向量B=[b ₁ ,b ₂ ,b ₃ ,b ₄ ,b ₅ ,b ₆ ,b ₇ ]^T。其中，第一卫星特征参数的向量B=[b ₁ ,b ₂ ,b ₃ ,b ₄ ,b ₅ ,b ₆ ,b ₇ ]^T用于指示与本周期内的卫星通信参数对应的卫星特征参数。

然后，协议网关200获取上一周期用于确定多路复用数据单元的数据长度时的第二卫星特征参数。例如，上一周期用于确定多路复用数据单元的数据长度时的第二卫星特征参数的向量为B'=[b ₁ ',b ₂ ',b ₃ ',b ₄ ',b ₅ ',b ₆ ',b ₇ ']^T。

进一步地，协议网关200计算第一卫星特征参数的向量与第二卫星特征参数的向量的相似度，并根据相似度判定是否需要调整多路复用数据单元的数据长度。具体地，计算第一卫星特征参数的向量与第二卫星特征参数的向量的相似度的公式为：

（公式5）

其中，i=1~7。并且其中，X表示第一卫星特征参数的向量与第二卫星特征参数的向量之间的距离。当X越小时，则说明第一卫星特征参数的向量与第二卫星特征参数的向量之间的距离越小，从而第一卫星特征参数的向量与第二卫星特征参数的向量的相似度越高；当X越大时，则说明第一卫星特征参数的向量与第二卫星特征参数的向量之间的距离越大，从而第一卫星特征参数的向量与第二卫星特征参数的向量的相似度越低。

进一步地，协议网关200在计算出第一卫星特征参数的向量与第二卫星特征参数的向量的相似度后，将相似度带入到sigmoid函数中，从而能够得到与相似度对应的概率值，具体计算公式如下：

（公式6）

其中，N用于指示与第一卫星特征参数的向量和第二卫星特征参数的向量的相似度对应的概率。

最后，协议网关200将预设的概率阈值，与第一卫星特征参数的向量和第二卫星特征参数的向量的相似度对应的概率进行比较，并根据比较得出结果，判定是否需要调整多路复用数据单元的数据长度。

从而，通过上述操作达到了能够更加准确地分析空间链路的网络环境的技术效果。

可选地，协议网关确定第一卫星特征参数和第二卫星特征参数的相似度，并根据相似度判定是否需要调整多路复用数据单元的数据长度的操作，包括：在与第一卫星特征参数和第二卫星特征参数的相似度对应的概率，大于或等于预设的阈值的情况下，不调整多路复用数据单元的数据长度；以及在与第一卫星特征参数和第二卫星特征参数的相似度小于预设的阈值的情况下，调整多路复用数据单元的数据长度。

具体地，当N≥50%时，说明第一卫星特征参数的向量与第二卫星特征参数的向量之间的相似度较高，从而协议网关200不需要调整多路复用数据单元的数据长度；当N＜50%时，说明第一卫星特征参数的向量与第二卫星特征参数的向量之间的相似度较低，从而协议网关200需要调整多路复用数据单元的数据长度。

从而，通过上述操作达到了在保证减少传输的延迟的基础上，进一步减小资源的浪费的技术效果。

此外，参考图4所示，根据本实施例的第二个方面，提供了一种存储介质。所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时由处理器执行以上任意一项所述的方法。

从而根据本实施例，能够达到减少传输的延迟的技术效果。

需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本发明所必须的。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到根据上述实施例的方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质（如ROM/RAM、磁碟、光盘）中，包括若干指令用以使得一台终端设备（可以是手机，计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。

实施例2

图8示出了根据本实施例的第一个方面所述的基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输装置800，该装置800与根据实施例1的第一个方面所述的方法相对应。参考图8所示，该装置800包括：多路复用数据单元调节模块810，其中多路复用数据单元调节模块810配置用于按预定周期获取卫星通信参数，其中卫星通信参数用于指示卫星通信时的网络状态；多路复用数据单元调节模块810配置用于根据卫星通信参数，确定多路复用数据单元的数据长度；数据长度调节模块820，其中数据长度调节模块配置用于根据接收到的由协议网关传输的多路复用数据单元的数据长度，调整TCP报文中应用数据的数据长度；TCP报文生成模块830，其中TCP报文生成模块配置用于生成调整后的TCP报文，并根据TCP报文生成IP数据包；以及CCSDS包生成模块840，其中CCSDS生成模块配置用于接收到由终端设备传输的IP数据包，生成CCSDS空间包。

可选地，装置800包括：TCP报文生成模块，其中TCP报文生成模块配置用于生成TCP报文，并根据TCP报文生成IP数据包；以太网帧生成模块，其中以太网帧生成模块配置用于根据IP数据包生成以太网帧，并将以太网帧传输至协议网关；以及IP数据包拆分模块，其中IP数据包拆分模块配置用于从接收到的以太网帧中拆分出IP数据包，并根据IP数据包，生成CCSDS空间包。

可选地，多路复用数据单元调节模块810包括：预处理子模块，其中预处理子模块配置用于对卫星通信参数进行预处理，并得到本周期与卫星通信参数对应的第一卫星特征参数；第二特征参数确定模块，其中第二特征参数确定模块配置用于获取上一周期，与多路复用数据单元的数据长度对应的第二卫星特征参数；以及相似度确定模块，其中相似度确定模块配置用于确定第一卫星特征参数和第二卫星特征参数的相似度，确定与相似度对应的概率，并根据相似度判定是否需要调整多路复用数据单元的数据长度。

可选地，相似度确定模块包括：第一调整模块，其中第一调整模块配置用于在与第一卫星特征参数和第二卫星特征参数的相似度对应的概率，大于或等于预设的阈值的情况下，不调整多路复用数据单元的数据长度；以及第二调整模块，其中第二调整模块配置用于在与第一卫星特征参数和第二卫星特征参数的相似度对应的概率，小于预设的阈值的情况下，调整多路复用数据单元的数据长度。

从而根据本实施例，能够达到减少传输的延迟的技术效果。

实施例3

图9示出了根据本实施例的第一个方面所述的基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输装置900，该装置900与根据实施例1的第一个方面所述的方法相对应。参考图9所示，该装置900包括：处理器910；以及存储器920，与处理器910连接，用于为处理器910提供处理以下处理步骤的指令：协议网关按预定周期获取卫星通信参数，其中卫星通信参数用于指示卫星通信时的网络状态；协议网关根据卫星通信参数，确定多路复用数据单元的数据长度；终端设备根据接收到的由协议网关传输的多路复用数据单元的数据长度，调整TCP报文中应用数据的数据长度；终端设备生成调整后的TCP报文，并根据TCP报文生成IP数据包；以及协议网关根据接收到的由终端设备传输的IP数据包，生成CCSDS空间包。

从而根据本实施例，能够达到减少传输的延迟的技术效果。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可为个人计算机、服务器或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输方法，其特征在于，包括：

协议网关按预定周期获取卫星通信参数，其中所述卫星通信参数用于指示卫星通信时的网络状态；

协议网关根据所述卫星通信参数，确定多路复用数据单元的数据长度；

终端设备根据接收到的由协议网关传输的多路复用数据单元的数据长度，调整TCP报文中应用数据的数据长度；

终端设备生成调整后的TCP报文，并根据所述TCP报文生成IP数据包；以及

协议网关根据接收到的由终端设备传输的IP数据包，生成CCSDS空间包。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

终端设备生成所述TCP报文，并根据所述TCP报文生成所述IP数据包；

终端设备根据所述IP数据包生成以太网帧，并将所述以太网帧传输至所述协议网关；以及

协议网关从接收到的以太网帧中拆分出所述IP数据包，并根据所述IP数据包，生成所述CCSDS空间包。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，协议网关根据所述卫星通信参数，确定多路复用数据单元的数据长度的操作，包括：

协议网关对所述卫星通信参数进行预处理，并得到本周期与所述卫星通信参数对应的第一卫星特征参数；

协议网关获取上一周期，与所述多路复用数据单元的数据长度对应的第二卫星特征参数；以及

协议网关确定所述第一卫星特征参数和所述第二卫星特征参数的相似度，确定与所述相似度对应的概率，并根据所述相似度判定是否需要调整所述多路复用数据单元的数据长度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，协议网关确定所述第一卫星特征参数和所述第二卫星特征参数的相似度，并根据所述相似度判定是否需要调整所述多路复用数据单元的数据长度的操作，包括：

在与所述第一卫星特征参数和所述第二卫星特征参数的相似度对应的概率，大于或等于预设的阈值的情况下，不调整所述多路复用数据单元的数据长度；以及

在与所述第一卫星特征参数和所述第二卫星特征参数的相似度对应的概率，小于预设的阈值的情况下，调整所述多路复用数据单元的数据长度。

5.一种基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输装置，其特征在于，包括：

多路复用数据单元调节模块，其中所述多路复用数据单元调节模块配置用于按预定周期获取卫星通信参数，其中所述卫星通信参数用于指示卫星通信时的网络状态；

多路复用数据单元调节模块配置用于根据所述卫星通信参数，确定多路复用数据单元的数据长度；

数据长度调节模块，其中所述数据长度调节模块配置用于根据接收到的由协议网关传输的多路复用数据单元的数据长度，调整TCP报文中应用数据的数据长度；

TCP报文生成模块，其中所述TCP报文生成模块配置用于生成调整后的TCP报文，并根据所述TCP报文生成IP数据包；以及

CCSDS包生成模块，其中所述CCSDS包生成模块配置用于接收到由终端设备传输的IP数据包，生成CCSDS空间包。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：

TCP报文生成模块，其中所述TCP报文生成模块配置用于生成所述TCP报文，并根据所述TCP报文生成所述IP数据包；

以太网帧生成模块，其中所述以太网帧生成模块配置用于根据所述IP数据包生成以太网帧，并将所述以太网帧传输至所述协议网关；以及

IP数据包拆分模块，其中所述IP数据包拆分模块配置用于从接收到的以太网帧中拆分出所述IP数据包，并根据所述IP数据包，生成所述CCSDS空间包。

7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，多路复用数据单元调节模块包括：

预处理子模块，其中所述预处理子模块配置用于对所述卫星通信参数进行预处理，并得到本周期与所述卫星通信参数对应的第一卫星特征参数；

第二特征参数确定模块，其中所述第二特征参数确定模块配置用于获取上一周期，与所述多路复用数据单元的数据长度对应的第二卫星特征参数；以及

相似度确定模块，其中所述相似度确定模块配置用于确定所述第一卫星特征参数和所述第二卫星特征参数的相似度，确定与所述相似度对应的概率，并根据所述相似度判定是否需要调整所述多路复用数据单元的数据长度。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，相似度确定模块包括：

第一调整模块，其中所述第一调整模块配置用于在与所述第一卫星特征参数和所述第二卫星特征参数的相似度对应的概率，大于或等于预设的阈值的情况下，不调整所述多路复用数据单元的数据长度；以及

第二调整模块，其中所述第二调整模块配置用于在与所述第一卫星特征参数和所述第二卫星特征参数的相似度对应的概率，小于预设的阈值的情况下，调整所述多路复用数据单元的数据长度。

9.一种存储介质，其特征在于，所述存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时由处理器执行权利要求1至4中任意一项所述的方法。

10.一种基于TCP/IP协议和CCSDS协议的数据传输装置，其特征在于，包括：

处理器；以及

存储器，与所述处理器连接，用于为所述处理器提供处理以下处理步骤的指令：

协议网关按预定周期获取卫星通信参数，其中所述卫星通信参数用于指示卫星通信时的网络状态；

协议网关根据所述卫星通信参数，确定多路复用数据单元的数据长度；

终端设备根据接收到的由协议网关传输的多路复用数据单元的数据长度，调整TCP报文中应用数据的数据长度；

终端设备生成调整后的TCP报文，并根据所述TCP报文生成IP数据包；以及

协议网关根据接收到的由终端设备传输的IP数据包，生成CCSDS空间包。

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