深空通信中提示否定确认型CFDP协议延时估算

为确定空间数据咨询委员会（CCSDS）建议高级在轨系统中CCSDS文件传输协议（CFDP）在深空通信环境中的适应性,研究了CFDP中提示否定确认型文件传输协议（Prompt NAK CFDP）的传输机理。给出了此传输方式的文件传输时延估算方法。分析了误码率、传输速率、协议数据单元的大小与数量,以及提示信息数等对传输时延的影响,获得了深空通信对误码率的要求。研究表明：CFDP可用于深空通信,为其进一步应用和改进提供了参考。     

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.     

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：     

面向深空通信的喷泉编码技术

喷泉码是一种基于删除信道的前向纠错编码技术,具有不需反馈的特性。针对深空通信环境长时延、高误码率和丢包率大、上下行链路带宽不对称和链路易中断等特点,提出一种级联LDPC码的喷泉编码方案,并给出一种利用接收数据包的冗余信息的改进BP解码算法。与已有的深空通信信道编码算法进行了仿真比较,显示了该级联喷泉码具有良好的纠错性能和较低的编解码复杂度。     

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。     

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.     

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。     

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。     

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。     

深空探测通信技术发展趋势及思考

阐述了深空探测通信的重要地位和意义，就深空探测通信中的主要问题和特点开展论述，分析了深空探测通信的国内外研究现状。提出了利用地球静止轨道卫星编队的方法构建我国自主的天基连续测控和通信系统的构想，并以月球为中继、利用地月系统内的拉格朗日点开展深空探测。建议当前开展深空探测通信中星际互联网络体系结构、高效信道编码技术和空间协议研究的构想。     

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.     

税务征管资料电子档案系统设计与实现

本文提出了一种在基于TCP／IP协议的网络上实现档案资料电子化、网络化的方法。重点阐述了电子档案管理系统的具体实现方法。该系统由基于TCP／IP协议的网络和在网络上完成电子档案管理的Web站点构成。借助于该系统，可以自动将档案资料的相关信息写入数据库，并实现档案资料在网络上的共享。原始档案资料由相关人员通过扫描仪转换为图片文件，软件系统自动将这些资料的关键信息存人数据库。通过目前广泛使用的浏览器，在不动用原文的情况下，用户在客户机上即可实现对档案的查询和复制以及对数据库快速准确的检索、统计，并且可实现模糊检索。     

一种ad hoc网络负载平衡混合路由协议

提出一种具有负载平衡能力的ad hoc网络路由协议(LBHR)。LBHR根据不同的网络拓扑结构变化速度,在按需路由和表驱动路由之间进行自然平滑的切换。LBHR采用以下措施来实现负载平衡:在一对源节点和目的节点间,使用多条路径来发送分组;过载的节点不参与路由发现过程。仿真结果表明,LBHR在分组投递率、端到端延时等方面具有较好的性能。     

CFDP协议中延迟NAK模式的一种改进建议

本文基于CFDP协议中的延迟NAK型可靠传输模式,提出了一种改进建议,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,建议把整个文件传输分为初次发送与重传两阶段,采用仅对丢失的PDUs连续重传2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。通过随机仿真验证了该建议的正确性,仿真结果表明该建议非常适合长距离、高丢包率及链路连接时间短的场景。     

移动自组网IPv6地址的分配

移动自组网是一种自治的、无需网络基础设施支持的、多跳传输的无线网络,具有非常广泛的应用前景。自组网即可以构成独立子网也可以与Internet互联,所以移动主机必须具有自动分配唯一的全球有效IPv6地址的能力。关于IP地址的自动分配已经有了一些算法,但大多数是采用在全网内进行泛洪广播来检测地址的重复,这将带来很大的开销。文中我们提出了一种IPv6地址分配协议,利用从GPS获取的节点地理位置信息和时间信息作为IPv6地址中接口标识符(InterfaceID)的唯一性参数,来提高选定的IPv6地址的唯一性,从而省去不必要的StrongDAD开销。重复地址可以通过监测邻居节点的数据包来检测到,并在必要时发送一跳的AERR消息来进行地址的重新分配,从而将地址分配的控制开销大大降低,并且将地址分配延迟将到最低。该协议被命名为OneHopWeakDAD地址自动分配协议。     

Ground and on-orbit command and data handling architectures for the Active Rack Isolation System microgravity flight experiment

The Active Rack Isolation System [ARIS] International Space Station [ISS] Characterization Experiment, or ARIS-ICE for short, is a long duration microgravity characterization experiment aboard the ISS. The objective of the experiment is to fully characterize active microgravity performance of the first ARIS rack deployed on the ISS. Efficient ground and on-orbit command and data handling [C&DH] segments are the crux in achieving the challenging objectives of the mission. The objective of the paper is to provide an overview of the C&DH architectures developed for ARIS-ICE, with the view that these architectures may serve as a model for future ISS microgravity payloads. Both ground and on-orbit segments, and their interaction with corresponding ISS C&DH systems are presented. The heart of the on-orbit segment is the ARIS-ICE Payload On-orbit Processor, ARIS-ICE POP for short. The POP manages communication with the ISS C&DH system and other ISS subsystems and payloads, enables automation of test/data collection sequences, and provides a wide range of utilities such as efficient file downlinks/uplinks, data post-processing, data compression and data storage. The hardware and software architecture of the POP is presented and it is shown that the built-in functionality helps to dramatically streamline the efficiency of on-orbit operations. The ground segment has at its heart special ARIS-ICE Ground Support Equipment [GSE] software developed for the experiment. The software enables efficient command and file uplinks, and reconstruction and display of science telemetry packets. The GSE software architecture is discussed along with its interactions with ISS ground C&DH elements. A test sequence example is used to demonstrate the interplay between the ground and on-orbit segments.