空海自组网随机接入仿真研究

针对无人机在远海远域协同任务过程中的空海信息协同共享需求,提出了一种基于优先级传输的动态随机接入协议。首先,通过设计高效集群组网信令保证集群测控通信自组网的遥测、遥控信息的稳定传输;然后,结合改进的TDMA （时分多址）组网时隙结构实现节点快速入网与动态时隙分配协议;最后,通过OPNET （网络仿真技术软件包）分析所设计的集群空海自组网系统的随机接入低时延、业务传输高吞吐量和端到端传输低时延性能。结果表明：该组网信令下建网时间只需要2～3个飞控周期,在32节点场景下节点完成随机Aloha入网时延平均不到0.6 s,改进的TDMA协议在端到端时延比传统TDMA协议降低1/3。     

基于业务特征的空间光通信网络业务调度方法

针对空间光通信网络多用户组网和多类型业务传输的需求，提出了一种基于业务特征的光流交换(OFS)和光突发交换(OBS)相结合的空间光通信网络业务调度方法。OFS具有传输时延较大、光链路利用率较低、QoS保证能力强等特点，相比之下OBS以牺牲QoS保证能力为代价，提高了光链路利用率，降低了传输时延。经过对空间光通信网络拓扑结构和业务类型进行研究，以及对OBS交换体制和OFS交换体制进行数学建模仿真，结果表明，该方法能够根据通信业务类型和业务带宽等特征选择更适合的光交换体制，可充分利用两种交换体制的优点，提高空间光通信网络光链路利用率和通信业务统计复用程度，降低传输时延，增强QoS保证能力，可为空间光通信网络的交换体制设计提供参考。     

天地联合测控鲁棒性路由算法

针对未来海量飞行器的测控需求与中继卫星有限资源之间的矛盾,在天地联合组网测控架构的基础上,设计了基于时变图的时延保障鲁棒性路由算法,以满足测控任务低时延、高可靠的通信要求。首先,构建时间扩展图(TEG),精准表征天地联合网络的时变拓扑、链路时延与业务需求;然后,将时延保障鲁棒性路由问题建模为最短时延备份路径问题,采用贪心思想和增广路径回退机制,设计基于TEG的最短时延备份路径算法,高效获取两条低时延且互为链路备份的端到端路径,为测控业务传输提供鲁棒性保障;最后,分析了时间复杂度并给出算法应用示例。相比于传统备份路由方法,所提算法能够构建时延性能较好的备份路径(仅增加0.01 s),100%保障单链路失效情况下测控业务传输不中断。     

深空通信文件传输协议的交织技术研究

引入喷泉编码技术应用于深空通信,对CCSDS文件传输协议进行改进,提出了一种针对深空环境长时延、高误码率、丢包率大和链路易中断等特点的基于数据包交织的文件传输协议。根据深空通信文件传输的业务需要设计了两种不同的级别概率分布,接收端只需要接收到一定数量的数据包,就能够恢复出整个原始信息,无需或需要很少反馈确认信息。仿真验证交织技术能够简化传输协议,减少文件传输时延,增大系统的吞吐量并保证通信的有效性。
     

移动卫星网络仿真验证系统研究

移动卫星网络具有网络节点动态、多波束大覆盖、信息接入机动灵活、卫星节点处理能力受限等特点,目前现有的通用网络仿真软件很难模拟真实的卫星通信网络环境。构建一个移动卫星网络仿真验证系统,包括主控模块、仿真核心模块,以及HLA/STK接口模块等。通过典型案例设计和分析,仿真验证了卫星网络链路层和网络层协议,给出吞吐量、通信时延等仿真结果,从而证明该系统可以为卫星网络的关键技术研究提供有效的网络模拟环境。     

一种海域无人机集群动态组网传输与动态调度方法

针对海域无人机集群组网监测过程中的网络间动态通信问题,从路由选择、高动态随机接入、动态资源调度等方面研究了无人机集群组网通信的关键技术。设计分簇DSDV(Destination sequenced distance vector routing)路由选择协议,按照任务类型需求为各簇动态分配网络带宽,改善网络性能;设计按需分配的分布式高动态随机接入协议、基于比例公平算法的动态资源管理方法,解决无人机集群子节点在接入和退出时产生的不确定性问题,有效避免在通信过程中出现多个接入请求冲突的问题。结果表明,利用文中提出方法设计的组网通信终端,各项指标与集群通信需求相比均有较大余量,能够满足海域无人机集群组网通信要求。     

面向深空通信的DTN网络跨层包大小的优化设计

基于延迟/中断容忍网络中束协议/利克里德传输协议(LTP)栈,提出一种用于深空通信的跨层包大小的优化方案。该方案可以根据信道误比特率、文件大小、信道传播时延和链路数据速率等条件得到最优的束大小、LTP块大小和LTP段大小,最小化深空通信中的文件传递时延。文中针对跨层包大小对文件传递时延的影响进行了分析,并且给出了跨层包大小的优化方案。同时,仿真并分析了信道误比特率、文件大小、信道传播时延和数据速率对最优的LTP段大小的影响以及跨层包大小优化方案所带来的性能增益。理论分析和仿真结果表明,在深空通信环境中,该优化方案可以根据特定的空间任务和环境特性优化跨层包大小,相比于未优化跨层包大小的方案,有效地提高了网络的吞吐量。     

基于带宽按需分配的DVB-RCS宽带卫星MAC协议

多媒体业务的突发性是导致无线资源利用率与业务服务质量之间矛盾的根本原因,基于带宽按需分配的媒体接入控制(Media Access Control,MAC)协议是解决该矛盾的一种有效方式。而在DVB-RCS宽带卫星通信中,带宽按需分配机制的稳定性和业务时延性能均受到星地长时延的不利影响。本文提出一种以控制和业务线性预测相结合的带宽请求算法为核心的DVB-RCS宽带卫星MAC协议,并建立了仿真系统,通过多个场景的仿真表明了协议能够有效的保证系统的稳定性和高资源利用率,以及较低的业务时延。     

基于 AODV路由协议的 Ad Hoc战术通信网络攻击研究

AODV协议是目前战术通信网络使用的比较多的一种Ad Hoc网络路由协议。针对AODV协议下的Ad Hoc战术通信网络提出了两种路由攻击办法,并用OPNET 进行了仿真和性能分析。在这两种攻击模式下,观察Ad Hoc战术通信网络的丢包率、时延、吞吐量等网络性能指标。     

星上抽样侦听统计自适应多址

ALOHA类协议是实现卫星通信网的信令传输系统多址接入协议。但由于卫星链路传输时延长,当用户站较多、业务量较大时分组冲突率增高,导致上行链路的信道利用率急剧下降及端到端分组传输的时延增大。文章提出了一种新颖的随机竞争多址接入协议—星上抽样侦听统计自适应多址。该协议考虑到卫星链路长时延特点,在星上对上行链路信道进行抽样侦听,以确定出各站最合理的分组发送概率,并通过下行链路广播到各站,以实现发送概率的自适应控制。理论分析和仿真结果表明:该协议可将上行链路的吞吐率提高并稳定到最大值区间附近,使端到端传输时延明显减小,而且其实现简单方便。     

SpaceFibre星载网络服务质量实现研究

为实现SpaceFibre星载网络中短时间内大量实时数据流的可靠传输，满足不同空间任务的服务质量(QoS)要求，提出一种基于二进制序列调度的新算法。该算法根据星载网络中的不同流量特征生成对应的二进制调度序列，可以很好地解决复杂数据流量的调度与不同数据流量带宽需求之间的权衡问题，实现了SpaceFibre协议框架下的QoS功能。最后给出了算法的延时性能分析与实例仿真，结果表明由该算法生成的二进制序列调度机制在传输时延上有着较好的灵活性和确定性。     

基于TmNS的运载火箭天地一体化测控网络研究

为满足运载火箭日益增长的测控需求，网络化测控成为未来运载火箭测控的必然趋势。通过研究IRIG 106-20国际遥测标准中TmNS标准特性、协议栈以及系统架构，提出了基于TmNS的运载火箭天地一体化测控网络的新概念，给出了测控网络系统架构、各部分组成及功能，并对其中涉及的TmNS数据消息传输协议、RF网络接入层协议、TMoIP协议、数据包遥测技术等关键技术进行研究，提出了可行的实现方案，为今后我国新一代运载火箭天地一体化测控通信奠定技术基础。     

基于移动式网络的LEO卫星星座通信网络研究

为飞机等交通工具内的用户提供基于卫星的不间断IP连接，并在卫星星座网络内实现IP路由选择功能，是未来LEO卫星星座通信网络需要解决的关键问题。提出了基于移动式网络技术的LEO卫星星座通信网络体系结构，实现了卫星星座通信网络中的IP路由选择功能，并降低了对地面网路的依赖，实现了对用户段网络随时随地的连接支持。在对卫星星座通信网络中的星地切换模式进行分析的基础上，提出了一种基于虚拟移动路由器的快速星地切换和认证方法。通过NS2仿真试验，给出了新型LEO卫星星座通信网络的传输延迟特性以及快速切换方法的仿真试验结果。仿真试验表明，提出的网络结构是满足未来卫星星座发展需求的，星地间的切换是低时延的。     

基于亲和传播算法的车辆自组织网络分簇组网方法

随着5G通信和自动驾驶汽车的发展，车辆自组织网络VANET（Vehicular Ad Hoc Network）作为一种新型的移动自组织网络，因其在改善道路安全、为驾驶员和乘客提供便利方面的潜力，而引起学术界和工业界的广泛关注。它可以通过提供交通流量、事故通知、危险警告、可能存在的定位偏差、天气等信息来增强道路安全，从而提高交通效率。由于车辆的高速移动会经常引起网络拓扑中断，因此一个设计良好的路由协议至关重要。提出了一种适用于车辆自组织网络环境的基于分簇的路由协议，设计并实现了一种基于亲和传播算法的分簇组网模型V-APC（VANET-Affinity Propagation Clustering）。通过重新定义亲和传播算法的相似函数，设计了簇头的选择过程、簇的形成过程还有簇的维护过程。结果表明：采用上述方法形成的簇，在簇内的通信性能和簇稳定性方面具有显著优势，使得该协议在路由延迟和数据包转发成功率方面表现优异。     

DSFDP:一种增强型的深空文件传输协议

针对深空通信所具有的长延时、高误码、深衰落问题,提出一种增强型的深空文件传输协议(DSFDP).与CCSDS文件传输协议(CFDP)的对比仿真表明,两者在地球同步轨道(GEO)通信环境下性能相当;随着延时和误码率的增加,DSFDP的性能将显著优于CFDP;在1.35s单向传输延时(月球通信)、104误码率(深衰落)情况下,DSFDP比CFDP的传输时间缩短50%以上.因此,DSFDP可以适应较大的误码率和延时变化范围,尤其适合深空通信这种信号传输条件恶劣的极限通信环境.     

一种网络化卫星测控系统多址接入算法研究

大规模低轨卫星星座的出现，对地面测控系统提出了更高的要求，这使得网络化测控技术成为了各国研究的重点技术。本文针对低轨卫星网络化测控系统的接入问题进行了研究。首先，概述了传统低轨卫星星座发展历程及多址接入技术需求背景；然后，在分析传统CSMA（Carrier Sense Multiple Access，载波侦听多路访问）与TDMA（Time Division Multiple Access，时分多址）接入技术性能的基础上，提出了一种自适应接入方案，使得网络化测控系统在负载量较高或较低时都具有良好的网络性能。本文通过仿真验证了自适应接入技术在系统时延、吞吐量以及信道利用率上的优越性。     

Bi-directional multimedia satellite communication system using ultrasmall user terminals

NTT started development of a multimedia satellite communication system to provide a medium for Internet access in 1995. This system, which entered commercial service in 1998, uses a hybrid network consisting of a high-speed satellite forward link and terrestrial access links. To meet the increasing demand for low-cost and ubiquitous access links, a second-generation system equipped with satellite transmitting functions is now being developed. The user terminal design calls for a DTH-sized receiver antenna and a transmission power of less than 0.1 W, which will make it suitable for use in homes and small offices. The access link signals from the user terminals are superimposed onto the high-speed TDM forward link signal for efficient use of the frequency band. The transmission power from the user terminal is significantly low compared to that of the forward link signal, a novel interference cancellation technique is introduced. A channel assignment scheme called “channel reservation with rapid release” is introduced for both efficient use of the channels and higher transmission throughput. The forward link signal is completely compatible with the first-generation system, and the data rate is about 30 Mb/s.The paper describes the system's configuration, the central earth station's configuration, and the key technologies of the radio system and access control system.     

一种高动态卫星网络的拥塞控制算法

针对卫星网络通信路径发生改变引起往返时延突变,导致现有的拥塞控制机制中超时重传时间估计不准确,并对拥塞窗口计算产生不利影响的问题,提出一种基于链路长度的带宽估计TCPW\|BLC算法。该算法通过计算通信链路长度合理调整拥塞窗口、慢启动阈值及超时重传定时器中相关参数的增益因子,使拥塞控制算法在往返时延突变情况下仍保持较高吞吐量,适应卫星网络动态环境特性。NS2仿真结果表明,TCPW\|BLC算法相比TCPW算法在卫星网络中吞吐量性能提高了2.8%,有效降低了时延突变给拥塞控制机制造成的不利影响。