深空通信中延迟否定确认型CFDP的延时估算

根据深空通信的通信环境和长距离传输协议的时延,分析了空间数据系统咨询委员会(CCSDS)高级在轨系统中延迟否定确认信息型文件传输协议(CFDP)的文件传输机理,给出了应用此协议时延时的计算方法.仿真分析了影响延时的误码率、传输速率,以及协议数据单元(PDU)的大小和数量等的影响,获得了典型应用条件下深空通信中对误码率的要求.结果表明:CFDP可在深空探测大延时条件下正确传输文件,满足有效性要求.     

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.     

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。
     

CFDP协议触发NAK型文件传输时延的研究

为适应深空通信环境,研究了CCSDS提出的CFDP文件传输协议,在协议条件下对其触发NAK型传输模式提出了一种适合远距离低传输率的延时触发方法。在地-月、地-火空间通信条件下,对延时触发NAK型传输模式进行了数学建模分析,在保证通信效率的前提下对NAK触发策略和ARQ计时器进行最优化设置,推导出该延时触发NAK型在理论上的最小传输时延期望表达式。与即时NAK和延时NAK传输方式比较,延时触发NAK型具有更小的文件传输时延,具备更优的文件传输性能,提高了系统的有效性。
关键词:中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：     

CFDP协议中延迟NAK文件传输时间分析与仿真

未来的深空通信需要一个鲁棒的、有效与可靠的文件传输协议,在研究CCSDS提出的CFDP协议基础上,针对延迟NAK模式提出了一种新的分析方法。在保证吞吐量的前提下,对ARQ定时器优化设置,导出了平均文件传输时间的理论表达式。在单跳直连链路中,对不同条件下的平均文件传输时间进行了仿真与数值分析。仿真结果表明平均文件传输时间与PDU错误概率、PDU数目及单向传播时间等有密切关系。随机仿真与理论分析具有很好的一致性。     

面向深空通信的LTP异步加速重传策略

针对LTP会话中链路利用率不高的问题,本文通过改进会话传输机制,提出了一种面向未来深空通信的LTP异步加速重传策略。在对LTP会话传输过程建模分析的基础上,仿真验证了理论模型的正确性。为加速启动重传过程,采用了一种由接收端触发的异步加速重传方法,对异步加速重传过程建模,并给出了平均文件传输时间的表达式。在地月、地火场景中比较分析了改进策略的性能。结果表明异步加速重传策略可有效提高数据传输效率,非常适用于极长距离、高误码率的深空通信场景。     

延迟/中断容忍网络技术及其在行星际因特网中的应用

延迟/中断容忍网络(DTN)采用一种新的端到端的覆盖层网络体系结构,是实现行星际因特网(IPN)的一种重要技术途径。文章首先论述了DTN应用于航天的几种网络协议的特点,包括束协议、利克里德传输协议(LTP)、空间数据系统咨询委员会文件传输协议(CFDP)和Saratoga协议,并分析了DTN路由算法的特点和DTN网络软件的实现,然后总结了NASA在遥感、空间站、中继通信和深空探测等任务情景下进行的DTN飞行验证试验的技术特点。针对我国未来天基综合信息网建设的需求,提出了DTN技术在体系结构、汇聚层协议、路由算法和网关节点设计方面值得关注的问题。     

CFDP中延迟NAK双重传方案的验证与分析

基于CFDP协议中的延迟NAK型可靠传输模式,提出了一种改进方案,并对其进行了数学建模分析.在文件传输时间与吞吐量之间做了一个合理的折衷,方案把整个文件传输分为初次发送与重传两个阶段,通过仿真验证了该方案的性能,确定了仅对丢失或错误的PDUs连续重传两次的策略,推算了双重传延迟NAK型模式下的平均文件传输时间,并与传统的延迟型NAK做了比较.仿真结果表明该方案在文件传输时间方面优于传统延迟型NAK模式,非常适合连接时间短、长传播时延及丢包率高的场景.     

面向深空时变信道的数据传输策略

将呈现随机“好”、“坏”状态跳变的深空Ka频段链路噪声温度建模为两状态Gilbert-Elliot信道,考虑深空下行发送端只能获得延迟的信道状态信息（CSI）的限制,结合部分观测马尔科夫决策理论设计了基于延迟CSI预测信道状态的自适应最大化吞吐量传输策略。理论推导了在深空通信环境下最优传输策略的关键阈值,并给出了简化的闭合解计算式。通过地球-火星通信参数仿真,校验了该方案能有效提高吞吐量,提高文件传输效率。     

CCSDS基于小波变换的图像压缩

通过分析一种CCSDS建议的基于小波变换的图像数据压缩的基本原理、编解码方法、系统实现和压缩性能,初步研究深空通信对于图像压缩的特殊要求。通过与现在流行的基于小波变换的图像压缩算法JPEG2000进行比较发现, CCSDS推荐的算法的性能与JPEG2000基本相当,且同样支持无损和有损压缩及渐进传输,但其算法复杂度更低,包丢失不会造成图像大面积损坏,因而更适合于深空通信。     

An erasure coding-based loss-tolerant file delivery protocol for deep spacecommunications

In deep space communications, huge delay, asymmetric bandwidth, large BER and packet loss ratio and intermittent link hinder the adoption of terrestrial transmission protocols. To decrease file delivery time, consultative committee for space data systems (CCSDS) file delivery protocol (CFDP) replaces acknowledge (ACK) by negative acknowledge (NAK) and simplifies the procedures of link establishment and link removal. However, feedback information cannot be avoided in CFDP; hence the file delivery performance cannot be further improved. Motivated by the idea of erasure coding, a one-way reliable transmission protocol named loss-tolerant file deliver protocol (LTFDP) that is suitable for deep space long-range file deliveryis proposed in this paper. For LTFDP, if a certain percent of the data segments interweaved by explorers is received, the original data can be de-interweaved successfully by Earth stations; hence reliable transmission is accomplished without NAK or ACK. Obviously, the Earth stations have enough power and memory resources for the iteration process of de-interweaving. In a shorter distance communications scenario such as from the Moon to the Earth, performance of LTFDP is greatly impacted by file size and transmission rate. In contrast, propagation delay is the main factor of file delivery time in a longer distance communication scenario, e.g. from the Mars to the Earth. This paper demonstrated that LTFDP can not only diminish file delivery time greatly and improve goodput by feedback-reduced transmission, but also improve the reliability of deep space communications.     

一种基于CCSDS AOS的星上数据系统仿真分析

高级在轨系统 (AOS,Advanced Orbiting System)是空间数据系统咨询委员会(CCSDS,Consultative Committee for Space Data Systems)制定的关于空 -空和空 -地的数据管理系统。文中在详细分析 CCSDS AOS协议的基础上 ,应用这一协议设计了一种星上数据处理系统 ,它的功能是把不同类型、不同速率的数据进行封装 ,形成统一的虚拟信道数据单元 (VCDU ,VirtualCode Data Unit)格式 ,然后通过信息处理模块 ,把各条虚拟信道上 VCDU复接成连续的数据流。在信息处理模块中 ,设计了一种 VCDU转换算法 ,根据各信道的数据流的速率来分配相应的时间。仿真表明 ,这种算法能保证各虚拟信道能高效、公平地共用同一条物理信道。     

深空通信中Ka频段自适应纠删编码研究

未来深空通信将采用Ka频段进行深空探测任务,但余量有限的Ka频段链路受地面站区域天气的影响较大,容易产生中断。将Ka频段链路的噪声温度建模为两状态马尔科夫链的Gilbert Elliot信道,结合异步CFDP传输模式,设计了低误差的天气状态预测模型,同时针对给定噪声阈值下天气状态转换对下行链路丢包率的影响,提出一种基于天气状态转换的RS码与弱鲁棒孤波分布LT码级联的分组纠删编码技术,通过预测模型实现自适应码率调整以保持Ka频段的数据链路连续性以及有效吞吐量。仿真表明算法可实现对数据分组的纠删保护,提高接收端的译码性能,增大系统吞吐量,提高文件传输效率。     

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。     

一种AOS遥测源包多路调度算法

高级在轨系统（AOS）体制的核心是调度策略,文章针对我国航天器遥测数据及信道特点,提出了一种高效的AOS遥测源包调度算法,该算法基于优先级调度,对各种数据可以设计不同的优先级,在调度时满足了低速数据的传送要求以及突发数据等高实时性的要求,尤其是信道空闲时算法在优先调度高优先级源包的同时,也兼顾了低优先级源包的下传需求。...     

基于CCSDS—CDAS模型的空间机械臂数据管理软件设计

根据某空间机械臂的总线拓扑结构以及指令与数据特性，对空间数据系统咨询委员会（CCSDS）提出的指令与数据获取业务（CDAS）模型进行了研究，结合设备虚拟化业务，采用面向对象的方法进行设备抽象，阐述了设备数据池业务设计时的遥测数据更新、上层业务数据获取、数据有效性的判别等关键问题。提出了基于指令与数据获取业务模型的机械臂数据管理软件构架，并已在某机械臂中央控制器上成功应用。