数据中继传输的实时性研究

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1、第30卷第5期2011年10月飞行器测控学报JournalofSpacecraftTT&CTechnologyV01．30No．5oct．2011数据中继传输的实时性研究。潘璐阳，杜鹏(63999部队·北京·100094)摘要：以提高中继卫星系统数据传输实时性为目标，通过构建数据分发原型系统，分析了用户数据处理的基本流程，从3个方面分析了服务器内部数传时延产生的机理，针对时延产生的各种原因提出了相应的优化措施，并通过原形系统测试，验证了这些优化措施对提升数传实时性的效果。本文结论对指导中继卫星数据分发系统的性能测试，提高教据分发的实时性具有一

2、定的借鉴意艾。关键词：数据中继；非阻塞；CPU调度；优先级中图分类号：V558文献标识码：A文章编号：1674—5620(2011)05—0041一04Research0nReal-TimePerformanceofDataRelayTransmissionPANLuyang．DUPeng(PLAUnit63999，Beijing100094)Abstract：Aprototypedatadisseminationsystemisconstructedandessentialproceduresofuserdataprocessingisan

3、alyzedtoimprovethereal—timeperformanceofdatatransmissionofTDRSSsystem．Datatransmissiondelaygen—erationmechanismwithintheserversisanalyzedfromthreeaspectsandcorrespondingoptimizationmeasuresareproposed．Theprototypesystemisusedtotestandverifytheeffectoftheoptimizationmeasures

4、toimprovethere—al—timeperformanceofdatatransmission．Theresultisofhighsignificancetotestoftheperformanceofthedatadis—seminationsystemofTDRSSsystemandimprovementofthereal—timeperformanceofdatadissemination．Keywords．．DataRelay；Nonblocking；CPUSchedulingPriority0引言随着天基测控技术的不断发展，

5、中继卫星系统在航天测控领域发挥出日益显著的作用。为用户提供高质量的数据中继服务是中继卫星系统的主要任务，而数据传输的实时性是评价其服务质量的一项重要指标。全链路时延是指从用户航天器发出数据到地面上的用户中心收到数据的时间差，通常可分为空间传输时延和设备处理时延2部分。由于空间传输时延是客观存在且不可控的，所以应重点从减小设备处理时延人手，提高数据传输的实时性。首先构建了数据分发原型系统，将设备处理时延分为网络设备处理时延和主机设备处理时延。通过测试发现网络设备的处理时延低于0．3ms。相比网络设备硬件带来的短暂时延，主机处理时延由于受网络协议

6、栈工作方式、操作系统调度机制、定时器精度等因素的影响，时延绝对值和变化范围较大，是影响全链路数传实时性的主要因素。本文从传输协议选择、数据转发方式和系统调度机制等3个方面，对数据传输时延产生的机理进行了分析，并针对不同因素给出了相应的优化措施。1数据分发原型系统结构与工作原理数据分发原型系统硬件由数据分发服务器、大容量共享磁盘阵列、网络交换和光纤交换设备组成，其业务数据流程如图1所示，主要包括以下几项功能：1)实时接收来自中继卫星地面终端站数传终端的用户星返向数传数据，并实时分发到对应的用户中心；2)实时接收来自用户中心发送给用户星的前向数传

7、数据，进行安全检查并确认后，实时发送到中继·收稿日期：2011—03—04；修回日期：2011一07—15第一作者简介；潘璐阳(1979～)男，硕士，工程师，主要从事计算机系统架构和服务嚣性能优化的研究#E-maillsunny_hawk@163．t．om42飞行器测控学撤第30卷卫星地面终端站前向数传终端；3)完成对前返向数传数据的实时存储，根据计划或人工命令延时或事后向用户中心进行数据重传．图1数据分发原型系统业务数据流圈Fig．1Trafficflowinthedatadisseminationsystem为测试数据从地面站到用户中心之

8、间的数传时延，从地面终端站发送UDP组播数据，在数据包中插入发送的时刻信息￡，，用户中心收到该组播包的时刻为￡：，则数据传输时延At=￡2一t，。为实现测试环境的时