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。     

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.     

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。
     

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.     

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：     

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。     

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。     

基于Proximity-1协议的星间测距与时间同步技术研究

卫星之间信息交互、星间相对测距及时间同步是卫星星座与编队卫星飞行任务的关键技术。文章利用空间数据系统咨询委员会(CCSDS)Proximity-1协议中给出的时间业务,提出了一种非相干双向测距/时间同步方法,在星间信息传输的同时完成星间高精度测距,并详细给出了算法的计算公式推导和模型误差分析,理论分析和实验仿真结果表明:文章提出的方法具有较高的测距/时间同步精度,且功能集成度高,可为星间链路的建设提供技术支持。     

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。     

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.     

卫星ATM网络中跨层设计的星上缓存管理优化方案

为提高卫星ATM(异步传递方式)网络星上缓存资源的利用率,针对利用上层协议重传的非实时数据业务,采用跨层设计方法提出了一种缓存管理优化方案—错误信元尾丢弃(ECTD)。它把信道误码引起的错误信元及后续的属于同一协议数据单元的无效信元丢弃。以早分组丢弃为基础,进一步建立了采用ECTD和不采用ECTD的分析有效吞吐量的数学模型。数值分析结果表明,ECTD具有优化缓存管理、提高有效吞吐量的作用,而且信元错误率和协议数据单元的长度越大,ECTD对有效吞吐量的改善就越明显。     

星载嵌入式文件系统技术研究及实现

介绍了一种面向空间应用的嵌入式文件系统的设计要点,着重说明了采用B 树组织文件、锁链方式组织元数据以及低资源占用的空间分配回收机制三个方面问题。自主开发的文件系统较好地解决了NAND型Flash存储芯片作为星载存储设备所遇到的磨损均衡、存储空间使用效率的问题,能够更好地支持星载数据的文件化存储管理和可靠传输。     

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。     

复杂约束下的编队姿态有限时间协同控制方法

综合考虑无角速度量测、外部扰动和系统参数不确定性等约束条件的影响，研究航天器编队姿态有限时间协同控制问题。首先建立航天器相对姿态协同控制模型，利用扩张观测器实现对系统姿态角速度及耦合扰动的估计；在此基础上提出了一种有限时间滑模姿态协同控制律；通过构造合适的Lyapunov函数证明了系统相对姿态误差能够在有限时间内收敛到有界域内；将该结果推广到存在饱和输入情形下，并设计了相应的有限时间滑模姿态协同控制律。仿真结果校验了算法的有效性。