空间通信协议分析与一体化网络安全问题探讨

目前国际互联网体系结构及其协议虽然取得了巨大成功，但是当面对诸如长延时、多丢失、网络分区或节点生存周期短等环境时运行却不尽人意，尤其在缺乏基础设施或有限电源功率严格约束的空间环境下运行性能大为降低。文章在定量分析的基础上，讨论了空间通信网络的特点，对CCSDS的SCPS协议进行了简要综合分析，并且提出空间网络与地面网络互连时解决安全问题的一种可能途径。     

FC互连的可靠性建模

对于光纤通道 (FC)互连的可靠性计算问题,从FC的基本模型出发,提出了基于任务的系统可靠性分析方法,建立了FC互连系统的可靠性模型,并给出了系统可靠度矩阵的表达形式.针对FC互连3种基本拓扑结构:点到点、仲裁环和交换网络,根据可靠性模型直接给出了表达式;针对FC组合拓扑结构连通性的特点,在可靠性模型中引入桥端口的概念,给出了组合拓扑结构互连可靠性模型的表示方法;针对FC协议中的交换网络和仲裁环组合拓扑结构互连给出了建模实例,通过分析桥端口对任务路径的影响,得到了桥端口对于FC互连可靠性影响最大的结论.基于任务的可靠性建模和计算方法在航电系统设计阶段对于任务划分和拓扑选择都将起到指导作用.     

机群结构耐久性分析的裂纹萌生方法

为采用裂纹萌生方法(CIA)进行机群结构耐久性分析,需要综合考虑载荷谱分散和结构特性分散,但是关于综合考虑结构特性和载荷谱分散的机群寿命标准差取值应如何确定并未给出明确的方法。为此,进行了某飞机某关键结构7B04 T74铝合金模拟试件在3个单机谱下的耐久性试验,通过断口判读确定试件裂纹萌生寿命,反推得到结构细节的三参数式P-S-N曲线参数,对比分析表明载荷谱差异对P-S-N曲线参数无影响。为描述机群载荷谱分散的影响,提出了机群"当量"P-S-N曲线的概念和参数估计方法。采用疲劳分析方法确定细节裂纹超越概率,对损伤度进行评估,建立了综合考虑结构特性分散和载荷谱分散的CIA。      

航电系统SCI互连的可靠性模型研究

研究未来航电系统关键协议——SCI(可扩展的一致性接口)的可靠性建模问题.从SCI互连的基本模型出发,提出了基于任务的系统可靠性分析方法,建立了系统的可靠性模型,并针对航电系统中SCI的蝶型互连进行了可靠性分析,指明该方法在航电系统设计阶段对于任务划分和拓扑选择都将起到指导作用.      

集成学习在高误码率下AOS协议识别中的应用研究

针对天基网络中高误码率的传输特点,为保证各个异构网络之间数据能够高效可靠的传输,采用空间链路层高级在轨系统协议设计一种基于集成学习的识别方法。该方法采用集成学习模型,学习AOS协议数据,构建基于集成学习的AOS协议识别模型,实现AOS协议的准确识别,并在高误码率情况下进行实验验证。实验结果表明,集成学习模型在AOS协议识别方面具有较好的识别效果,识别运行效率有显著提升,且在较高误码率即10^-1时依然可以保持稳定的识别效果。     

确定性无线传感器网络定向扩散路由协议

提出了一种新的确定性无线传感器网络定向扩散路由协议以延长网络生存期.Sink以泛洪方式周期性地广播Interest,网络节点依据收到Interest的时间先后设置与邻近节点的梯度值,最先到达的梯度值最大.选择梯度最大方向上的节点建立数据传输路径.通过调整剩余能量的阈值限制低能量节点加入路径以均衡节点能耗.定性分析和仿真结果表明,在单sink单事件及多sink多事件应用场合,所提出的协议在能耗及可靠性方面均优于定向扩散协议,且更易于实际实现.同时定性分析还说明所提协议能获得更好的时延及时延抖动性能.      

航电系统SCI环型互连的可靠性建模研究

研究了SCI(可扩展一致性接口)环型互连的可靠性建模问题.结合SCI协议及航电系统ICD(接口控制文件)设计文件,提出了基于消息流的源-目的可靠度概念,建立SCI环型互连系统的可靠性模型,并针对3种环型拓扑进行了可靠性的建模分析,指出该可靠度指标对消息流的制定及航电系统任务的可靠度分配具有重要指导意义.      

一般高速数据总线网络的吞吐量分析

分析了一般高速数据总线网络优先权方案的特性，建立了一般ＨＳＤＢ网络多优先权的平均吞吐量模型，导出了不同优先权的平均吞吐量解析表达式，并通过软件仿真验证了由得到的解析表达式。     

无线传感器网络中的跨层路由协议

为了减少无线传感器网络中的干扰产生,降低由此引起多次重传后的分组丢弃从而导致的额外重传时延和能量消耗,改善网络的传输效率和能量效率,提出了一种基于跨层设计的干扰感知路由(IAR,Interference-Aware Routing)协议.与现有的基于竞争的路由协议不同,IAR协议引入节点干扰度和能量度作为选路代价,通过干扰和能量感知的路由选择机制实现路由建立.利用节点收到的发送请求、清除发送和应答分组的计数作为干扰度的计算依据,从而在路由选择中避开了干扰易发生区域;利用下一跳候选节点的初始和剩余能量作为能量度的计算依据,从而均衡了各节点的能量消耗,延长了整个网络的寿命.仿真结果表明,与动态码字路由和ad-hoc按需距离矢量路由协议相比,IAR协议提高了能量效率、改善了网络的吞吐量、分组投递率和时延等性能.     

IPX实时通信软件的设计与实现

分析了基于IPX(Internetwork Packet eXchange)协议的实时通信编程原理,讨论了针对某网络所开发的实时通信软件IPXSR的设计思想、特点、实现技术和调用方法.目前该软件已经通过了验收和鉴定,在实际系统中得到应用,效果良好.并能够方便地移植到其他的物理网络系统中,具有较大的实用价值.      

IPSec设计及实现

IP安全协议IPSec是一种可无缝为IP引入安全机制的协议套件,是目前唯一一种适用于所有Internet通信的安全技术,它除适用于目前的IP版本(IPv4)之外,也适用于下一代IP(IPv6).分析了IP安全协议的体系结构,对IP安全协议的实现方式、各个组成部分进行了讨论,给出了IP安全协议的实现机制及其应用方式,最后简单地探讨了IP安全协议的局限性和未来发展的方向.      

基于脉冲超宽带的星载高速无线数据网络设计

针对卫星内高速数据通信现有的点对点LVDS线缆通信带来的线缆束缚、布局困难、成本增加的难题,提出一种基于脉冲超宽带的星载高速无线数据网络设计方案,介绍了脉冲超宽带收发机、高速无线网络协议和无线网络节点软硬件设计的关键技术.发射机采用阶跃恢复二级管（SRD）产生皮秒级脉冲信号;超宽带脉冲接收采用幅度检测方法;无线高速网络协议设计参考美国军用数据总线标准MIL-STD-1553B协议,采用时分制指令响应机制,对1553B标准的许多指标进行扩展以适应UWB无线信道和高速传输特点,并通过FPGA成功实现.测试显示,地面演示系统应用层数据传输误码率小于10^-9,表明了基于脉冲超宽带的星载高速数据网络设计的可行性和可靠性.

     

基于HLA的网络接口单元研究与实现

为了研究如何将已有的基于DIS(Distributed Interactive Simulation)标准的分布交互仿真系统移植到HLA(High Level Architecture)体系结构下以及研究基于HLA的仿真系统的开发,以分布式虚拟战场环境中的兰方分系统为研究背景,介绍了采用网络接口单元NIU(Network Inter Unit)技术将兰方分系统基于HLA标准与其它分系统的互联.介绍了兰方分系统的结构以及NIU的功能,描述了基于HLA体系结构的应用程序开发,主要是NIU的开发和实现.这种方法已经在虚拟战场环境中得到应用,效果良好.      

量子科学实验卫星射频信道物理层设计

量子科学卫星有效载荷激光链路需要有一条上下行射频高速通信链路作为激光链路的量子秘钥分发途径.构建了量子科学卫星上下行射频链路的物理层硬件和算法,该链路采用符合CCSDS频谱规范的SRRC-OQPSK作为上行调制类型,上行速率达到1.024Mbit·s^-1,下行采用SRRC-OQPSK和GMSK调制,速率达到4Mbit·s^-1.经过与多个地面站的对接试验测试,结果表明数传通信机的载波捕获灵敏度优于-100dBm,数据解调灵敏度优于-98dBm,AGC（自动增益控制）能力大于43dB,在-96dBm接收信号电平条件下的实际传输误码率优于1×10^-9.在轨试验验证证明,射频信道物理层设计方案满足量子科学实验任务要求.     

ATN中的数据压缩算法分析及进一步完善

针对航空电信网移动通信中的数据压缩问题,详细分析了无连接网络层协议(CLNP,Connectionless Network Layer Protocol)报头压缩过程和压缩性能,得出传输效率、报头压缩效率与报文长度的关系.在缺省域间路由方式下,结合ESIS(End System to Intermediate System )协议,提出了CLNP报头数据的压缩完善方案,并分析了算法的压缩性能、给出了压缩效率和数据包长的关系.仿真结果表明,该算法进一步提高了压缩效率,提高了无线信道传输效率.      

高速公路收费系统通信服务器的设计与实现

高速公路收费系统通信服务器是高速公路收费系统数据传输的枢纽.重点介绍了高速公路收费系统通信服务器软件的设计、实现方法和特点.通信服务器使用按优先级分发报文的通信协议,支持多用户的并发通信.为了实现数据共享的集中控制,通信服务器采用客户/服务器的模式.使用多线程的编程技术,满足了对通信服务器实时性的要求.目前,该软件已通过了验收,在广深高速公路上运行良好.      

ACARS报文通信服务器的设计与实现

着重介绍ACARS(飞机通信寻址与报告系统)报文通信服务器的软件设计方案及实现方法.ACARS报文通信服务器通信模式采用了客户/服务器(Client/Server)模式.为了提高系统的实时性和响应速度,ACARS报文通信服务器设计成多线程并发服务器.ACARS报文通信服务器实现了实时接收、发送和分发ACARS报文.该系统已经成功地应用于中国民航VHF(甚高频)数据通信网网络监控中心.      

基于网络的大型民用飞机飞行仿真系统

 结合北京航空航天大学仿真研究所开发的大型民机通用飞行仿真系统,首先介绍它的硬件系统组成、基于总线型的实时网络拓扑结构、模拟座舱的布局以及各分系统的功能和在网络节点上的分布,然后介绍了模型及主控计算机的管理方式和软件编程,最后讨论了网络通信中的几个问题,以及保证系统实时性所采取的措施.