基于IP over TS系統網段內地址擴展技術的研究
5 自適應鄰接表法
5.1 自適應鄰接表原理
自適應鄰接表法基于鄰接表法。但它解決了鄰接表法中缺乏靈活性的問題。自適應鄰接表法不再需要手動統計IP地址和編輯鄰接表。它自動獲取各自網段中的鄰接表并發送到對端進行交換,特別適合對移動設備和臨時設備提供無線網絡接入。同時自適應鄰接表法也避免了發送過多的地址信息數據而占用有效數據帶寬。自適應鄰接表法如下:(1)系統開機,IP over TS設備向全網段內發送ARP數據包,在一定的時間內(10 s)將收到ARP回復的主機IP地址記錄入存根;(2)IP over TS兩端交換存根,并將交換后的存根進行Hash映射;(3)如果有主機上線,主機將發送一個ARP消息確保IP地址不沖突。IP over TS系統查找對端IP地址列表。如果此IP地址可用,則將該IP地址加入地址列表存根并準備發送修改消息至對端。如果此IP地址不可用(對端存在該IP地址);則IP over TS系統回復該ARP消息表明此IP不可用(IP地址存在沖突);(4)IP over TS系統每隔10 min向網絡中的每臺主機廣播ARP數據包用來輪詢下線的主機同時修改存根,將修改操作發至對端網絡。
通過上述4個步驟,IP over TS系統就可知任意時刻網絡兩端的地址信息并確認是否為欺騙,轉發數據包。
5.2 存根交換幀
TS的標準格式由MPEG2標準組制定。其中PID規定傳輸流中的數據類型。PID是在TS幀頭中預留的13比特數據。對于第1次存根交換和IP數據交換,采用指定PID標識。如果要添加或刪除一臺主機信息,PID的生成規則如下:
PID 0b00000 0000 0000
添加:0b00001 XXXX xxxx;其中XXXX XXXX表明主機地址。
刪除:0b00010 XXXX xxxx;其中XXXX XXXX表明主機地址。
在該PID出現的情況下,TS中的數據只有2種類型:一種是帶有IP數據的載荷數據包和單純發送修改消息的數據包。這兩種包可通過IP封裝算法進行區分。同時考慮到A類和B類地址的問題,通過子網掩碼的運算來確定多少個TS修改幀決定一臺主機地址。A類地址需3個TS幀修改一個主機地址,B類地址需2個 TS幀,C類地址需1個。
自適應鄰接表法需2個原始socket協同工作。ARPsocket用來處理ARP相關的所有消息。IP socket用來捕獲發往該MAC地址的所有數據包。同時,和鄰接表法一樣。自適應鄰接表法由于在無線信道傳輸的過程中剔除了MAC層幀頭信息,這樣在無線信道中每傳送1個IP數據包就可省14個字節的流量,進一步提高了系統信道的有效利用率。
5.3 自適應鄰接表實現
5.3.1 數據捕獲線程

5.4 自適應鄰接表法的測試及結果分析
自適應鄰接表的測試方法和鏈路擴展法的測試方法相同,測試結果如圖4所示。可看出,采用自適應鄰接表法后。信道有效數據的穩定性和占有率都與鄰接表法保持一致,優點是增加了系統配置的靈活性。

6 結論
鏈路擴展法可解決IP over TS系統在同網段內地址擴展問題,但對于無線信道該方法存在著有效數據占有率不穩定且不足的問題。針對這些問題,將鏈路擴展法改進為鄰接表法,同時針對鄰接表法缺失靈活性的問題將其改進為自適應鄰接表法。通過航天某返回艙數傳鏈路項目的測試表明,自適應鄰接表法可有效解決IP over TS系統在同網段內地址擴展問題,能夠使無線信道的有效數據占用率趨于穩定并有所提高。將該方法應用在無線信道的實時圖像傳輸系統,圖像質量得到了明顯改善。







評論