基于UDP的可靠通信协议及其在卫星应急通信中的应用

摘要

目前在卫星应急通信中卫星用户地面站与其维护平台广泛使用UDP作为传输层协议，该协议简单、快速但不能保证数据的可靠传输，因此可靠通信协议成为本文研究的重点。
　　 本文汲取TCP协议和UDT协议在可靠性处理方面的优点，对传统的RUDP协议进行改进，提出一种具有拓展补发的双可靠通信协议——D-RCUDP。该协议在UDP的基础上进行了多种机制的设计，包括识别机制、CRC校验机制、双线程机制和链路通断检测机制，同时对传统的停等待机制进行了改进，不仅弥补了UDP本身的不可靠性，而且在传输效率上也有了较大提升。
　　 在此基础上，本文开发了一个简单、实用、低功耗和高性能的维护平台管理软件。该软件利用D-RCUDP协议实现对便携式卫星用户地面站的配置和管理，让其快速进入工作状态，从而确保关键信息的及时传输。该软件运行在Windows系统上，使用Microsoft Visual Studio2010进行开发，编程语言为C＃，经过多次测试运行正常。通过该软件对D-RCUDP协议进行可靠性测试和传输效率测试，利用Wireshark获得传输数据并加以分析，结果表明D-RCUDP协议能够保证数据的可靠传输，并且传输效率优于TCP协议和RUDP协议。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 论文的研究背景

1．1．1 研究内容的来源

1．1．2 研究背景

1．1．3 选题意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 UDP协议的研究现状

1．2．2 TCP协议的研究现状

1．2．3 其他基于UDP的通信协议的研究现状

1．3 论文的研究内容

第2章 协议相关理论及技术研究

2．1 UDP通信协议概述

2．1．1 UDP报文格式

2．1．2 UDP的多路分解

2．1．3 基于客户端/服务器模型的端口使用

2．1．4 UDP广播

2．1．5 C#下UDP协议的UdpClient类

2．2 传输控制协议TCP

2．2．1 TCP报文格式

2．2．2 TCP连接建立与关闭

2．2．3 TCP的可靠性机制

2．2．4 TCP的特点与应用

2．2．5 TCP与UDP的比较

2．3 其他基于UDP的通信协议

2．3．1 基于UDP的数据传输协议

2．3．2 可靠用户数据报协议

2．4 本章小结

第3章 具有拓展补发的双可靠通信协议设计

3．1 D-RCUDP协议基本原理

3．2 D-RCUDP协议层次结构

3．3 D-RCUDP报文格式与封装

3．3．1 D-RCUDP报文消息格式

3．3．2 D-RCUDP报文封装

3．3．3 数据类型

3．4 内部重要机制

3．4．1 序号机制

3．4．2 识别机制

3．4．3 CRC校验机制

3．4．4 链路通断检测机制

3．4．5 丢弃错误包和重复包

3．4．6 双线程机制

3．4．7 具有拓展补发的双可靠机制

3．4．8 超时重传机制

3．5 本章小结

第4章 D-RCUDP协议在卫星应急通信中的应用

4．1 维护台管理软件需求分析

4．2 维护台管理软件功能架构

4．2．1 维护台管理软件总体结构设计

4．2．2 维护台管理软件功能模块的设计

4．3 维护台管理软件中通信协议的要求

4．4 维护台管理软件的界面展现

4．4．1 多用户站管理连接界面

4．4．2 用户信息监控界面

4．4．3 规划与控制界面

4．4．4 计费管理界面

4．5 D-RCUDP协议在卫星应急通信中的实现

4．5．1 序号实现

4．5．2 用户站识别

4．5．3 CRC校验的实现

4．5．4 丢弃错误包的处理

4．5．5 双线程的实现

4．5．6 链路通断检测

4．5．7 初始化配置和下发配置双可靠的实现

4．5．8 超时重传的实现

4．6 编程中所遇问题的解决方法

4．6．1 捕捉异常语句的使用

4．6．2 重载

4．6．3 跨线程调用

4．7 本章小结

第5章 应用程序的测试与结果分析

5．1 可靠性测试与分析

5．1．1 加入乱序包测试及处理

5．1．2 加入错误包测试及处理

5．1．3 制造丢包测试及处理

5．2 传输效率测试与分析

5．3 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间所发表的论文

致谢