CCSDS高级在轨系统协议吞吐量性能分析

简要介绍了CCSDS高级在轨系统(AOS)协议的信源特点;分析了影响AOS协议包业务吞吐量性能的因素,给出了传输集中数据时的包业务吞吐量计算公式;讨论了吞吐量-包长、吞吐量-帧长关系曲线,并针对传输集中数据情况下以吞吐量为指标优化AOS协议配置给出了指导性建议,为CCSDS AOS协议的应用提供了参考。     

CCSDS AOS及TC空间链路协议吞吐率性能分析

回顾了空间数据系统咨询委员会(CCSDS)的2种空间链路协议,即高级在轨系统空间数据链路协议(CCSDSAOS)及遥控空间数据链路协议(CCSDS TC)。在使用包业务传输集中数据时,分析了CCSDS TC的吞吐率与IP数据包包长的关系,研究了CCSDS AOS的吞吐率与IP数据包包长、传输帧帧长的关系。推导出了使用包业务传输集中数据时的空间链路误码率,空间链路协议的同步帧帧长与空间链路协议的误帧率、误包率、吞吐率的关系公式。在OPNET平台上,通过空地星间链路的仿真实验验证了此吞吐率的关系公式。并在典型空间通信场景下给出了空间链路协议的优化参数配置,为空间数据链路协议的应用提供了参考。     

CCSDS建议在某新型航天器测控中的应用

CCSDS(空间数据系统咨询委员会)建议的AOS(高级在轨系统)数据传输机制和TM(遥测)信道编码,较好地满足了某新型航天器遥测功能服务于多数据源、信号格式采用帧结构以及链路采用高性能信道编码的要求。某新型航天器测控采用AOS建议的插入业务和位流业务专用虚拟信道分别解决了多个不同特征数据源的遥测数据等时传输问题;采用CCSDS建议的传送帧结构满足了非相干测量功能对下行信号的要求;同时参考CCSDS遥测同步和信道编码建议中Turbo码的码型设计和码块同步方法,完成了下行链路高性能信道编码设计。     

IP over CCSDS/AOS空间通信QoS保证方法

首先分析空间通信体系发展趋势,提出基于IP over CCSDS/AOS的空间通信模型。在分析总结了地面网QoS(服务质量)机制和AOS(高级在轨系统)虚拟信道调度机制的基础上,提出一种IP(互联网协议)网络层区分服务与数据链路层AOS虚拟信道动态调度相结合的QoS保证方法。该方法将网络层的业务等级划分映射到AOS的虚拟信道分配算法中,并在此基础上实现AOS虚拟信道的动态调度,提高包括话音、视频在内的综合业务在空间链路传输的性能。     

基于高级在轨系统的测控数传一体化方案

针对测控与数据传输信道一体化的需求,采用AOS(Advanced Orbiting System,高级在轨系统)空间链路层的等时业务,设计了一种测控数传信道一体化方案,可在上下行信道采用非相干信息帧同时传输测量信息及高速载荷数据.该方案设计了2种工作模式,模式一在上下行信道同时使用AOS传输帧,双向数据传输速率最高3 Mbit/s,测距精度优于2 m;模式二上行信道使用遥控扩频帧,可进行多站测距,抗多址干扰能力不低于15 dB,抗单频干扰能力不低于23 dB,下行信道使用AOS传输帧,最高数据传输速率3 Mbit/s,测距精度优于1 m.     

面向高级在轨系统的动态服务质量保证方法研究

AOS(Advanced Orbiting System,高级在轨系统)已经逐渐被各国空间组织采用,随着空间任务的发展趋势更多样化和复杂化,对AOS的QoS(Quality of Service,服务质量)也提出了更高要求.针对AOS服务质量的提升需求,提出了一种虚拟信道优先级策略,使用大容量缓存结合数据压缩动态策略和遥测数据抽帧策略相结合的QoS保证方法,通过分析返向链路带宽与航天器遥测用户带宽的裕量,可以动态调整QoS保证,以适应不同应用环境下的航天器AOS的QoS保证需求.通过模拟不同的工况进行仿真试验,结果表明,该AOS服务质量保证方法适用于返向链路带宽裕量充足和不足的工况,比传统的全同步策略和同步异步结合策略拥有更广泛的适应范围.     

AOS标准在海洋动力环境探测卫星中的应用

以我国在轨成功运行的首发海洋动力环境探测卫星为例,描述了在我国遥感卫星中首次全面采用AOS(高级在轨系统)标准实现整星数据流统一动态管理的数据管理方案。该方案采用AOS标准的源包多路复用机制实现对卫星遥测数据的动态调度传输,提高了信道利用率;采用虚拟信道的动态调度机制在数传信道和激光通信信道实现将卫星的低速平台数据和高速有效载荷业务数据进行动态合路传输,从而实现整星信息的综合利用,增强了卫星自主管理能力。针对卫星在轨应用情况,对该方案的优点进行了总结。     

一种多径信道下OFDM符号定时同步算法

提出了一种改进的OFDM最大似然符号同步算法。利用导频符号与循环前缀的最大似然算法进行联合同步检测,并可以纠正符号偏差。该算法克服了Van de Beek符号同步算法只能适用于平坦衰落信道的缺点。仿真结果表明,改进的算法在多径衰落信道下和平坦衰落信道下能够获得良好的定时同步性能,并能对循环前缀长度范围内的偏差进行纠正。     

虚拟无线电航天测控系统数据并行同步传输技术研究

虚拟无线电测控模式是航天器测控发展的必然趋势,虚拟无线电测控与软件无线电测控在多路数据并行传输和时间同步方式上有着本质的区别。本文在分析数据并行同步传输基础上,提出利用动态分时复用的传输模式,解决在较大传输时延情况下,传统软件无线电帧结构造成并行传输的高速数据被低速数据阻塞的现象;并针对虚拟无线电测控系统采用的异步工作模式造成数据传输和处理时延不确定性的问题,提出基于数据帧结构的时间同步方法,以较为通用化的方法实现测量同步。     

一种新的基于双控制信道Ad Hoc网络媒体接入控制协议

提出了一种新的基于双控制信道的AdHoc网络媒体接入控制(MAC)协议。该协议在两个相互正交的子信道上交换RTS/CTS控制分组,解决了RTS丢失问题、死锁问题以及多信道隐藏终端问题,并提高了协议的空间复用度。实验结果表明,和已有的多信道的接入协议相比,在网络负载较重和节点密度较大的情况下,新协议提高了网络的吞吐量。     

TCP-ATCA： Improved Transmission Control Algorithm in Satellite Network

An adaptive transmission control algorithm based on TCP （TCP-ATCA） is proposed to reduce the effects of long propagation delay and high link error rate of the satellite network on the performances. The flow control and the error recovery are differentiated by combined dynamic random early detection-explicit congestion notification （DRED-ECN） algorithm, and, moreover, the pertaining congestion control methods are used in TCP-ATCA to improve the throughput. By introducing the entire recovery algorithm, the unnecessary congestion window decrease is reduced, and the throughput and fairness are improved. Simulation results show that, compared with TCP-Reno, TCP-ATCA provides a better throughput performance when the link capacity is higher （ ≥600 packet/s）, and roughly the same when it is lower. At the same time, TCP-ATCA also increases fairness and reduces transmission delay.     

A feedback-retransmission based asynchronous frequency hopping MAC protocol for military aeronautical ad hoc networks

Attacking time-sensitive targets has rigid demands for the timeliness and reliability of information transmission, while typical Media Access Control (MAC) designed for this application works well only in very light-load scenarios; as a consequence, the performances of system throughput and channel utilization are degraded. For this problem, a feedback-retransmission based asynchronous FRequency hopping Media Access (FRMA) control protocol is proposed. Burst communication, asynchronous Frequency Hopping (FH), channel coding, and feedback retransmission are utilized in FRMA. With the mechanism of asynchronous FH, immediate packet transmission and multi-packet reception can be realized, and thus the timeliness is improved. Furthermore, reliability can be achieved via channel coding and feedback retransmission. With theories of queuing theory, Markov model, packets collision model, and discrete Laplace transformation, the formulas of packet success probability, system throughput, average packet end-to-end delay, and delay distribution are obtained. The approximation accuracy of theoretical derivation is verified by experimental results. Within a light-load network, the proposed FRMA has the ability of millisecond delay and 99% reliability as well as outperforms the non-feedback-retransmission based asynchronous frequency hopping media access control protocol.     

FSO链路中基于平均信噪比的自适应功率传输技术

文章提出了 1种基于平均信噪比(Signal-to-Noise Ratio,SNR)的自适应功率传输技术,旨在补偿大气湍流引起的闪烁效应,以提升自由空间光(Free-Space Optical,FSO)通信系统的性能。在无需大气湍流状态信息估计的情况下,根据接收信号的平均 SNR来调整发射信号的发射功率,实现基于自适应功率传输技术的大气湍流效应补偿。建立了不同湍流强度下具有不同噪声水平的信道模型,并将所提出的技术与固定阈值判决(Fixed Threshold Deci-sion,FTD)和自适应阈值判决(Adaptive Threshold Decision,ATD)技术进行了比较分析。仿真结果表明,在不同的湍流强度下,该技术的误码率(Bit Error Rate,BER)性能相较于 FTD有了显著的提高,并且接近于 ATD。因此,该技术可以有效提高 FSO链路的通信能力。     

基于跨层信道感知的SPMA 协议自适应阈值算法

基于统计优先级的多址接入协议（SPMA, Statistical Priority-based Multiple Access protocol）应用于机     

无线通信网络DQRAP多址接入协议的改进

随着DQRAP协议输入率的逐渐增加,冲突解决频繁,从而出现了未传数据的空数据时隙(DS),使数据包等待时间增加、时延增大等问题。本文提出了一种改进的DQRAP协议,在该协议中,取消了不传输数据的DS,只有在控制微时隙(CMS)里传送请求,由此改变了原协议的时隙划分方式,缩短了数据时延,提高了协议的性能。仿真表明,在信道负荷的范围内(即输入率0到1之间),改进的DQRAP协议随着输入率增加,时延特性有明显的改善,而吞吐率几乎保持不变。     

适于长传播时延无线网络的快速预约按需发送MAC协议

为解决无线网络中长传播时延所带来的信道资源利用率低的问题,提出一种基于快速预约按需发送(FRODT)的媒质接入控制(MAC)协议.该协议利用中心控制节点(CCN),在两个信道上安排各节点的分组预约和发送,保证了各节点可以在一帧中无碰撞地发送一个或多个业务分组,并且各节点通过一次握手预约即可完成整个通信会晤的业务分组发送...     

基于TDMA的联合自适应B-ACK与ACM的MAC协议

采用自适应块确认（B-ACK）减轻频繁握手造成的长延时,通过自适应编码和调制（ACM）来克服 吞吐量下降的问题,提出了基于时分多址（TDMA）的联合自适应B-ACK 和ACM 的MAC 协议,根据误包率 变化,自适应地调整节点接入网络的策略,从而解决现阶段航空无线协同网络存在的吞吐量低和延迟大的问题。     

多级并行结构的NAND Flash存储盘设计

针对Flash长操作延时等特点,为提升吞吐率,采用多级并行架构,通过通道级、芯片级、逻辑阵列级和面级并行操作,并配以簇映射机制,设计了多级并行的NAND Flash存储盘,通过实际验证,基于多级并行结构的存储盘的读写性能取得一定提升。     

基于Kalman滤波的高频CW电报信号自动识别

针对强噪声背景下高频CW电报信号检测算法性能严重下降、误码率较高的问题,文章提出一种基于卡尔曼滤波的高频CW电报信号同步检测识别算法。利用自同步法对CW电报信号实现位同步,进而利用卡尔曼滤波针对时变干扰噪声设置自适应阈值,对信号能量进行软判决,实现CW电报信号的自适应跟踪检测,提取有效信号进行识别。通过短波信道仿真软件和实际短波通信测试表明,该算法能够在强噪声背景下有效检测识别CW电报信号,且算法可由迭代实现。