基于网络编码的空间DTN中CGR改进算法

随着空间通信技术的发展,卫星节点的增多,以及容延迟容中断通信需求的不断提高,空间DTN (DelayTolerant Network,容延迟网络)环境中各通信节点间的路由技术日益重要,相继出现了多种适用于DTN的路由技术.基于空间DTN的结构与特点,对CGR(Contact Graph Routing,接触图路由)算法以及基于编码的路由算法进行了分析比较,然后针对空间DTN中CGR算法的缺点和不足,研究提出了基于NC(Network Coding,网络编码)的空间DTN中的CGR改进算法(NC-CGR),并通过仿真实验平台对算法性能进行了分析评估.仿真结果表明,相比于CGR算法,NC-CGR算法在链路传输时延、传输包裹数目、中继缓存大小、链路丢包率等不同条件下的适应性方面均表现出较大优势,更适用于具有复杂拓扑、带宽受限、高动态特性的空间DTN环境.     

空间信息传输TCP扩展协议研究与性能分析

在TCP协议基础上,着重研究了CCSDS建议的SCPS-TP协议,该协议是TCP协议在空间链路传输环境下的扩展协议,能够在一定程度上解决空间信息传输面临的高误码率、非对称信道、链路容量受限、链路中断等问题。通过搭建空间信息传输网络仿真环境,本文还对2种传输协议进行了协议性能仿真及比较分析,结果表明SCPS-TP协议适用于空间通信环境下的可靠数据传输。     

SLE服务模型及应用研究

空间链路扩展(SLE)服务将CCSDS空间链路协议扩展到地面要素之间,完成空间链路数据单元在空间链路信道和地面用户之间的传输,从而建立标准的空间数据传输与管理接口,降低了数据交换业务在技术、管理以及操作方面所需的代价。本文研究了SLE参考模型和其2个重要服务RAF和CLTU,并在"嫦娥一号"绕月探测工程中进行了应用,实现了基于SLE技术的CLTU和RAF服务。     

深空通信中CFDP协议应用优化分析

在对CCSDS(空间数据系统咨询委员会)的CFDP(CCSDS文件传输协议)工作过程和延时性能进行分析的基础上,提出深空通信环境下,适用于工程实际的协议传输效率优化目标。针对提高传输性能进行参数优化分析,并给出了获取最优化的PDU(协议数据单元)长度的方法。仿真分析了传输文件数据量、距离、误码率、带宽等任务和环境因素对CFDP协议实际使用效果和最优PDU长度选取的影响。仿真结果表明,根据具体的任务和环境条件使用分析优化后的PDU长度参数,可以使CFDP协议达到更高的实际传输效率。     

SDL在空间通信协议开发中的应用

针对空间通信协议开发难度大、代价大的问题,提出了基于协议工程思想利用SDL(规范与描述语言)对SCPS-TP(空间通信协议规范-传输协议)进行开发的方法,包括SDL建模、仿真和验证。首先对SCPS-TP进行了功能分析,确定功能点和状态机,并据此利用SDL建模;接着对模型进行实时仿真,测试其正确性,通过调试保证所有功能通过仿真;最后对模型进行了验证。验证结果表明,SCPS-TP不存在死锁、活锁等逻辑错误,为其在空间通信中的应用提供了有力支持,同时也说明了SDL在空间通信协议开发中的重要应用。     

测控信息传输可靠性保障方法研究

随着IP（互联网协议）在测控领域的广泛应用,丢包、时延等IP网络特性对测控信息传输的可靠性提出了挑战。针对遥/外测、引导及上行控制类数据在信息传输各个环节的技术特点,本文深入研究了各类测控数据的信息传输模型及工作流程,提出了适用于不同场景的可靠性保障方法,并通过数学仿真进行了计算分析。仿真结果表明,队列中断选切策略可有效保障遥/外测及引导类信息的可靠传输,N判M模式下的上行控制类信息传输可靠性优于N选1模式。     

地月空间通信网络协议研究

针对地月空间长距离通信较长延时及月背遮挡导致的间断性链路连接问题,同时为解决有限资源下地月空间网络通信综合利用问题,基于地月空间通信链路形成了通信方案,应用DTN协议和IP over AOS协议构建了网络拓扑结构,并对六星双圆、四星双圆、三星单圆、双星单圆4种极圆轨道进行了网络仿真指标设计与网络仿真。仿真结果表明:在节点缓存能力等约束下,相同仿真参数中4种中继星座架构的数据包递交率与星座中卫星数量呈正相关,对延迟敏感的实时性数据包在不同星座架构下平均时延最大相差仅约0.04 s。以DTN协议作为地月空间信息系统组网通信的主要协议架构,可以满足各类应用业务数据传输要求。     

空间网络技术发展分析与建议

针对空间数据传输与交互支持问题,介绍了CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems,空间数据系统咨询委员会)、IOAG/IOP(Interagency Operations Advisory Group/InterOperability Plenary,机构间操作指导组/机构间互操作大会),以及IETF/IRTF (Internet Engineering Task Force/Internet Research Task Force,互联网工程任务组/互联网研究任务组)在空间网络体系架构方面的研究进展,分析了IETF和CCSDS针对空间网络环境所发布的最新网络层协议和传输层协议.研究结果表明,IP(Internet Protocol,互联网协议)和DTN(Delay Tolerant Networking,容延迟网络)是空间网络协议体系的2个发展方向,而空间网络技术则呈现出3个清晰的发展趋势,现阶段需要重点关注路由、服务质量保证和数据流传输这3个方面的技术问题.     

基于SCPS协议的天地一体化网络加密设计

分析未来空间科学试验、载人航天工程等对空间通信信息化加密需求,提出天地一体化网络的典型应用模式。针对这种模式提出基于SCPS-SP(空间通信协议规范-安全协议)和IPSec(互联网安全)协议的天地一体化信息加密设计。这种一体化的设计可以有效解决地面网络和空间子网信息的整体加密、完整性验证和认证问题。     

CCSDS空间网络互联协议发展及启示

空间互联网将是由各种区域网构成的复杂异构网络,为了使其能够逐步实现自动化运行,网络效益得到最大程度的发挥,须做好网络互联的顶层规划与设计,并开发具体的标准技术.根据近年CCSDS (Consultative Committee for Space Data Systems,空间数据系统咨询委员会)发布的建议书,以及相关工作组的项目规划情况,介绍了SSI(Solar System Internetwork,太阳系互联网)体系结构、IPoC(IP over CCSDS space links,在CCSDS空间链路之上承载IP),以及DTN(Delay Tolerant Networking,容延迟网络)等标准项目.从CCSDS空间网络互联技术的发展历程不难得出结论:我国未来空间网络互联应注重区域网之间互联的顶层设计;区域网内部各子网之间的互联技术应选择以航天任务需求牵引为主;DTN将在区域网之间互联以及区域网从简单到复杂发展中都发挥重要作用.     

基于多令牌协议航电WDM光环网波长分配方法

 针对航空电子光网络的实时性问题,建立了航空电子波分复用(WDM)环网模型,以实时消息流矩阵作为网络的输入,依据静态光网络最小化波长数目的优化目标,提出了一种基于多令牌协议的光网络波长分配方法,并推导了航电光网络中光通道的端到端传输时延计算公式。通过对理论计算和仿真结果的分析,此协议下的波长分配方法在网络中可以实现波长重用,比传统环网的波长数目平均降低了58.1%,优化了波长数目,并且多令牌控制协议满足航空电子网络对消息实时性的要求。此方法对于航空电子光网络的设计与性能分析具有参考价值。     

基于FTP协议网络流量模拟的设计与实现

针对网络实验室中难以实现与真实网络环境一致、需要进行网络流量模拟的问题,提出了一种基于FTP协议的网络流量模拟方案。基于FTP协议特点和网络流量模拟需求,详细分析了网络流量模拟系统的架构、运行拓扑结构,设计了FTP流量的生成算法。通过实验证明,实现的模拟系统可以对模拟流量的发送速度和时长进行设定,而且可以随时进行更改,满足了虚拟网络流量的要求,为网络安全试验提供了模拟的网络测试环境。     

Performance improvement of licklider transmission protocol in complex deep space networks based on parameter optimization

A reasonable parameter configuration helps improve the data transmission performance of the Licklider Transmission Protocol (LTP). Previous research has focused mainly on parameter optimization for LTP in simplified scenarios with one to two hops or multihop scenarios with a custody mechanism of the Bundle Protocol (BP). However, the research results are not applicable to communications in Complex Deep Space Networks (CDSNs) without the custody mechanism of BP that are more suitable for deep space communications with LTP. In this paper, we propose a model of file delivery time for LTP in CDSNs. Based on the model, we propose a Parameter Optimization Design Algorithm for LTP (LTP-PODA) of configuring reasonable parameters for LTP. The results show that the accuracy of the proposed model is at least 6.47% higher than that of the previously established models based on simple scenarios, and the proposed model is more suitable for CDSNs. Moreover, the LTP parameters are optimized by the LTP-PODA algorithm to obtain an optimization plan. Configuring the optimization plan for LTP improves the protocol transmission performance by at least 18.77% compared with configuring the other parameter configuration plans.     

MANET中一种新的基于多包接收的媒体接入控制协议

提出了一种新的基于多包接收的MANET媒体接入控制协议.该协议利用信道多包接收的特性,结合功率控制和协议的跨层设计,可选取信道增益较大的节点接入信道.实验结果表明,在业务量较大时,新协议在提高网络吞吐量的同时,减小了能量消耗.     

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。     

基于身份的空间网络安全研究

空间网络安全的研究是天地一体化网络研究的重要组成部分,日益受到研究人员的重视。本文根据空间网络面临的安全威胁,分析需要采用的安全机制,构建了空间网络的安全体系结构。深入分析基于身份的密码体制（IBC）,在空间网络中应用IBC提供安全服务框架,以此为基础,提出了一种密钥交换协议,并详细描述了安全通信的建立过程。分析表明,同传统的基于公钥基础设施（PKI）体制的安全解决方案相比,IBC具有较低的存储、通信和计算开销,是适合空间网络的有效安全方案。     

基于CDMA蜂窝网的飞行器三维定位算法

针对中低空飞行器提出了一种将码分多址(CDMA)蜂窝网导频信号被动定位与惯性导航系统进行组合的导航定位方法。该定位方法是根据CDMA蜂窝网导频信号的到达时差（TDOA）进行两次加权最小二乘解算,并利用飞行器惯性组合的原始信息进行解模糊,从而实现中低空飞行器的三维实时定位。蒙特卡罗仿真证明：在高斯白噪声条件下,该算法运算速度快,精度高,其均方误差逼近克拉美罗下界（CRLB）,为组合导航实时性要求提供了理论参考。