真空热试验网络架构的改进

文章针对现有真空热试验网络存在的数据链路可靠性低、发生故障时主/备数据链路切换时间长的问题,提出了一种网络架构的改进方法,即网络核心层采用虚拟交换系统（virtual switching system,VSS）架构,利用以太网通道（multi-ethernet chanel,MEC）方式与汇聚层堆叠设备互联,汇聚层设备到接入层设备利用链路聚合控制协议（link aggregation control protocol,LACP）作链路绑定,实现关键设备和数据链路的冗余,网络单节点或单链路的主/备设备数据链路切换无时延。该架构已在真空热试验网进行了验证,运行效果良好,达到预期效果。     

应用多智能体链路认知的低轨卫星网络路由算法

针对低轨卫星链路不稳定和负载不平衡等因素给网络路由带来的严重影响,提出了一种应用多智能体链路认知的低轨卫星网络路由算法。卫星网络通过多智能体对卫星链路投递率和链路可用性等环境进行感知和推理,获得卫星网络中星际链路质量评价,评价结果用于路由的优化,可达到提高网络吞吐率和使负载均衡的目的。以类似"铱"的卫星系统为仿真对象,对比文章算法和传统的自适应最短路径路由算法在吞吐量、丢包率和端到端时延方面的性能。仿真结果表明:文章提出的算法较自适应最短路径路由算法能增大吞吐量,降低丢包率,缩短高负载时的端到端时延,可有效提高低轨卫星通信网络的路由性能。     

空基激光终端动态组网研究

空间激光链路的特点是捕获跟踪困难,只适合点对点通信,因此组网应用多采用环状拓扑,导致网络的终端消耗大、链路时延长.为解决该问题采取了星形拓扑,优化网络节点增加辅助捕获设备,并改进链路接入为两阶段捕跟,从而实现高性能的动态复用激光链路.该方案特点是采用角反射阵列进行预先捕获,从而大大减少实时通信准备时间,并设计激光终端备用池动态复用,从而大大降低组网成本并提高网络性能.     

天基信息网络低轨非对称路由协议研究

天基信息网络中的低轨道(LEO)卫星因拓扑变化快、轨道周期短,存在较多的信息网络相关节点间的非对称链路。文章从路由表优化和特殊链路处理方案等方面进行研究,提出了一种基于分时的低轨卫星网络路由算法。以星间链路传输时延作为计算代价度量来判断路由选择的优劣,从链路检测、路由计算和数据转发等三部分对路由协议进行描述,并制定了低轨链路处理方案,可以有效地发现网络中的非对称链路,及时进行相应处理。最后,仿真对比分析结果表明,文章所提出的协议方案在非对称链路存在的情况下性能更为优越。     

基于探测机制的卫星链路拥塞控制算法研究

分析了目前卫星链路拥塞控制算法的研究现状,重点介绍了一种基于探测机制的拥塞控制算法,即通过发送低优先级且不携带有用信息的哑元来探测网络资源的可用性,改进并形成了新的拥塞控制算法。文章对该算法进行了详细分析,并运用OPNET仿真工具进行了网络仿真,在建立的网络模型中对新旧算法进行了比较。仿真结果表明,该算法能够提高卫星链路TCP连接的初始阶段以及链路出错条件下的吞吐量。     

对Ad-hoc网络功率控制协议的研究与改进

通过对前人提出的功率控制协议做了深入地分析,指出每种方法的优缺点。将功率控制引入802.11协议,提出了一种双信道协议,改善了引入功率控制带来的隐藏节点问题。仿真结果证明,所提出的双信道协议达到了节省功率和提高网络容量的双重目的。     

卫星通信中基于网络编码改进的广播重传策略

针对传统卫星广播重传策略、链路高丢包率下的基于网络编码的广播重传策略和最大团策略的问题,提出了一种改进的基于网络编码的广播重传策略。理论分析及模拟测试结果证明了改进的基于网络编码的广播重传策略较好地解决了传统卫星广播重传策略信道占用率较高、重传次数较多的问题,链路高丢包率下的基于网络编码的广播重传策略不能达到重传性能最优的问题,保证了卫星通信中的组播数据的快速、可靠的发布。     

面向空间容迟容断网络的路由算法研究

将空间网络作为一种典型的容迟/容断网络(Delay/Disruption Tolerant Network,DTN),同时利用空间网络星座拓扑的规律性和可预见性,通过构造链路通断时间图,快速建立虚拟拓扑路由表;针对路由过程中可能出现的链路中断问题,设计了拥塞控制机制、正常中断机制和链路失效机制来提高路由效率;在The ONE网络仿真平台中对提出的时间图路由算法(Time-GraphRouter)进行了仿真,并与传染路由(EpidemicRouter)、转发等待路由(SprayAndWaitRout-er)、预测路由(ProphetRouter)三种路由机制进行了对比。仿真结果表明,文章提出的路由算法的平均投递率达到了0.98以上,综合性能优于其他三种路由算法。     

SCPS-TP在卫星链路上的性能测试及改进策略

给出了在实际卫星链路环境中分别使用空间通信协议标准-传输协议（Space Com-munication Protocol Standard-Transport Protocol,SCPS-TP）、TCP Hybla协议和性能增强代理网关技术（PEPsal）的链路传输速率,并对结果进行了分析和比较,表明SCPS-TP协议在高丢包率、长传输时延的卫星链路中性能最优越;提出了一种基于SCPS-TP协议的空间网络传输层加速方法改进思路,通过增加新的更具针对性的改进型拥塞控制策略,克服其原有的保守型窗口增长模式的缺点以提高链路平均吞吐量。     

下一代空间激光骨干网络全光处理技术

构建以高速激光链路为传输主体的空间激光骨干网络，是保障空间数据高速传输、提升信息共享率与时效性、实现信息服务网络全球覆盖的重要技术手段。空间数据容量的快速增加要求网络节点处数据处理带宽与之相适应且具备一定扩展性和兼容性。由于空间激光骨干网络节点较少、数据快速传输的特点，围绕我国下一代空间激光骨干网络节点处高带宽、低延迟的数据处理需求，基于交叉相位调制XPM和四波混频FWM两种光学三阶非线性效应分析并讨论了骨干节点处高速激光链路的交换/组播、制式转换及中继/再生全光数据处理技术，为我国下一代空间信息网络建设及高速激光链路的全面应用提供支撑。     

物理层加密及其在空间信息网络防护中的应用

传统的网络安全防护中分层加密只涉及到网络的应用层、传输层、网络层和链路层,而在物理层通常没有密码防护。针对这一问题,在阐述物理层加密基本原理的基础上,给出了信道编码加密、调制加密、扩频加密等三种典型的物理层加密方法,从而为空间信息网络安全防护提供了新的方法和思路。     

CCSDS统一空间数据链路协议应用分析

针对TM、TC、AOS、Proximity-1四种空间数据链路协议的应用局限性，对CCSDS（国际空间数据系统咨询委员会）提出的统一空间数据链路协议（Unified Space Data Link Protocol， USLP）规范进行分析，介绍了USLP传输帧主导头和数据域中各个字段的设计驱动，以及与其他空间数据链路协议的差异。对于服务数据单元信道复用传输需求，梳理了物理信道、主信道、虚拟信道、多路复用访问信道的服务类型，明确了数据传输服务、信道复用、信道标识、服务数据单元之间的关联关系。以遥测遥控数据空间链路传输为例，分析了USLP的适用性和推荐设置。     

无人机协同测控中SC-FDMA技术设计

针对无人机协同任务测控传输的多机接入问题,提出基于分布式任务分配模型的高动态SC-FDMA技术。通过将贪婪原则、信道动态分配机制和多用户接入技术结合,利用集中映射方式设计子信道数目可调的映射规则,配置各无人机节点所占用子载波数目。仿真结果表明,与传统FDMA、CDMA、TDMA、OFDMA等相比,基于SC-FDMA设计的一站多机测控链路在峰均比、误码率、频带效率、重构时间等方面具有更均衡的性能,可改善系统可靠性、实时性、安全性和稳定性,更加适于无人机空地时变信道星状网互联,并且有效实现了任务分配、信道环境和链路状态的统一。     

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.     

机载情报侦察数据链中的空地链路建模与仿真

针对机载情报侦察链中空地通信链路的特点,建立了统一的信道模型。模型包括大尺度衰落模型和基于三径信道模型的小尺度衰落模型。在给出了信道衰落模型的具体仿真方法后,分析了飞机飞行距离、工作频率及径向飞行速度等参数对信道特性产生的影响,为进行链路预算和解决多径干扰提供理论上的依据和参考。结果表明：不管信息传输速率多大,由于多径的影响在飞机飞行过程中频率选择性衰落都是不可避免的,但信息传输速率越高,衰落越严重;多普勒频移并不直接影响信道特性,但多径信道下的多普勒频移通过引起多普勒扩展而使信道具有了时变性。     

Satellite services for disaster management and security applications

Advantages of communications satellites are the inherent broadcast capability, high bandwidth, reliability and flexibility in network expansion. Small transportable terminals can be made operational very quickly. Recent developments in communications and computer technology allow to provide low-cost equipment, which is affordable even in developing countries. Communications satellites can also play an important role in case of emergencies or natural disasters. The combination of satellite communications and navigation can support new services for emergency teams.

At the Institute of Applied Systems Technology and the Institute of Communication Networks and Satellite Communications highly transportable terminals have been developed, both for star and mesh network topologies. A fully meshed VSAT system is used for symmetrical links. For other applications, which do not require high return link capacity an asymmetrical system is an efficient solution. It uses low-cost DVB technology for the forward link and satellite phones with data capability on the return link. Novel multicast protocols allow to use these asymmetrical links in an efficient way. The paper describes the different systems and their applications in disaster management and security applications. Emphasis is put on transfer of remote sensing images and voice over IP (VoIP) as well as videoconference services.     

一种用于增强广播式自动相关监视的多数据链桥接方法

多种数据链并存是广播式自动相关监视发展所面临的一个现实问题。由于存在三种不同体制、互不兼容的视距数据链体制,严重影响基于航空器之间的空空监视效果,制约飞行流量和飞行安全保障能力的提高。提出的通过在不同体制数据链地面收发信机之间进行桥接的方法,将一个数据链网内的广播信息直接接续到另一个数据链网络,进行二次广播,可以实现不同数据链之间广播信息的直接接收,增强这种自动相关监视的空空监视效果。     

链路状态感知的低轨卫星网络路由机制

低轨卫星的空间组网能够突破地形限制,实现全天候、高带宽、低时延、广覆盖的数据通信,弥补地面通信系统的不足,使通信服务全球化成为可能。但是,卫星节点的快速移动和能量受限使得空间链路面临高动态、不可靠、间歇性等问题。同时接入用户的分布不均容易导致卫星网络出现重载节点和局部拥塞的情况,这对空间组网和数据传输提出了新的挑战。传统的静态卫星组网模式可靠性差,可伸缩性低,难以适应空间动态组网的需求。针对低轨卫星网络拓扑变化快的特点,提出链路状态感知的路由机制,在降低卫星能耗的同时减轻网络的局部拥塞,使用树莓派搭建半实物仿真平台,并在该平台上进行实验,验证了该机制的有效性。     

Communicating across the solar system

The technological advances of the Space Age have enabled us to project our senses through complex instruments to the edge of the Solar System and beyond. The link back to Earth by the communication channel has provided us with a wealth of information. The vast improvement in communication capability, by a factor of 10¹⁸, from the launching of the first earth satellites to the capacity of the Voyager telecommunications link across the Solar System, is symbolic of both our technical prowess and our cultural development. The combination of data rate and extreme distance at the Voyager 2 encounters with Uranus and Neptune in 1986 and 1989 will require the ground network to perform an engineering feat of unequalled magnitude. This paper describes the engineering challenge of communicating with spacecraft at the limits of the Solar System and the engineering responses to that challenge.