FC-AE-1553网络传输性能评价

为了提高航天航空网络传输性能,提出一种通用的FC-AE-1553网络传输效率计算方法并研制高性能FC-AE-1553节点卡.首先,对FC-AE-1553网络的消息传输过程进行详细分析,分析信息类型,给出传输帧的格式建议,通过分析FC-AE-1553协议中各类消息传输的时间参数,结合FC标准中对通信时间的要求,提出FC-AE-1553网络交换中各种消息类型的通信时间计算公式.然后, 针对无差错传输和有差错传输两种情况,给出了网络传输效率的计算方法.最后,通过仿真分析数据帧净荷长度、节点处理时间、交换中序列数量、传输误码率、丢包率等参数对FC-AE-1553网络传输效率的影响,给出了网络优化设计的建议.依托某航天工程任务,研制了基于XC5VFX100T和MPC8536E的FC-AE-1553节点卡.实验结果表明:丢包对传输效率的影响可忽略;数据帧净荷为2 048 B,数据帧数量为16时,传输效率可达到77.2%.      

遥感卫星高速数传信息流设计

随着卫星遥感技术水平的提高,遥感数据的类型和数据量快速增加。为适应多类型、高速率遥感数据传输的复杂需求,对数传信息流进行了顶层设计,定义了数传与遥感系统数据接口以及数传帧格式,对遥感数据传输所需码速率进行了分类计算,为设计固定的下行数传码速率提供了依据。进而针对不同类型的遥感数据提出了基于分组优先级虚拟信道动态调度策略的数传信息流设计方案,确保不同类型遥感数据的传输满足不同的应用需求。对高速遥感数据确保满足较低的缓存容量需求,对低速遥感数据确保满足实时性传输需求。采用动态仿真技术对数传信息流设计方案进行了试验验证。设计方案可为后续新一代遥感卫星数传系统设计提供参考。     

移动Ad hoc网络中的多信道预约MAC协议

移动Ad hoc网络中为有效利用无线信道资源,提出一种多信道预约媒质接入(MRMA, Multichannel Reservation Multiple Access)协议.该协议在公共信道上发送Request-to-Send/Clear-to-Send(RTS/CTS)分组预约信道,采用基于ID的信道选择方案选择无冲突的业务信道传输数据分组,目的节点成功接收完数据分组后在另一个公共信道上回复Acknowledgment(ACK)分组,有效避免了暴露终端问题,使得相邻通信节点对可以同时使用相同的业务信道传输数据分组,空分复用大大提高了无线资源的利用率.采用多信道分别进行不同通信对的业务分组传输解决了在单信道上传输所带来的隐藏终端问题.仿真结果表明,在总信道利用率和平均分组延迟性能上,MRMA协议明显优于IEEE 802.11 RTS/CTS协议.     

天地一体化网络地面软网关技术及其应用

对天地一体化网络进行研究,重点对基于IP over CCSDS协议的天地网关技术进行了分析,在此基础上提出了地面网关软件化技术。文章提出并实现了网关软件化实现过程中关键技术"数据链路层协议解析"和"网络层IP数据包透明穿越"。与传统地面网关硬件实现相比,该技术具有成本低廉,使用配置灵活,可移植性强的特点,同时,该技术对使用环境和用户数量的变化具有高适应性,具有良好的应用前景。通过视频天地通信实例验证了地面软网关技术的有效性。     

基于地面分布式数据中心的天地一体化网络

天地一体化网络通常具有覆盖范围广、数据传输量大等特点。现有的一体化网络研究侧重于网络间传输协议,以及如何有效管理网络资源等。但考虑到当前卫星网络数据处理能力相对较差,而地面网络发展已非常成熟,因此将一体化网络与数据中心网络融合,把数据中心网分布式地接入骨干光网络中,卫星作为网络的传输节点与地面分布式数据中心网络构成统一整体;以中国电信骨干网为基础,针对一体化网络的内部传输代价和外部请求代价等多种因素,进行折中,使用整数线性规划得到网络的最优化部署。所提出的网络架构能很好地满足一体化网络的要求,提供了一种具有竞争力的信息平台设计架构。     

基于度中心性的AFDX网络拓扑生成

航空电子系统随着任务需求和技术的发展不断向深度综合演进,其系统的复杂性给网络的设计和验证带来了巨大的挑战,如何通过网络生成实现受限资源条件下航电信息交互的实时性能保障是目前亟待解决的问题。针对目前存在的无法对航电网络进行实时性调控的拓扑设计方法进行改进,依据终端节点之间所有虚拟链路的最大通信帧长之和的大小关系,提出一种基于度中心性理论的航空电子全双工交换式以太网（AFDX）网络拓扑生成算法。将终端节点之间数据帧长作为节点度的衡量标准,对所有终端节点进行集合划分,并根据集合中终端节点的数据帧长对交换机进行连接。采用确定性网络演算以及仿真的方法对基于度中心性的AFDX网络拓扑生成算法进行效能评估。利用确定性网络演算方法,在小规模虚拟链路（VL）的组网下,结果显示:基于度中心性的拓扑生成算法生成的网络拓扑中75%的VLs实时性能优于原始人工设计的网络拓扑,且端到端延迟平均减小9.37%。利用OMNet++仿真方法,在1 400条虚拟链路的组网规模下,结果显示:基于度中心性的拓扑生成算法生成的网络拓扑中94.3%的VLs实时性能优于人为规划网络拓扑,且端到端延迟平均减小50.2%。由此表明:基于度中心性的拓扑生成算法很大程度上提高了网络的实时性能保障。      

一个DIS实时通讯网络的设计与实现

以一个ＤＩＳ（分布交互仿真）实时网络的设计和开发过程为背景,研究了ＤＩＳ实时网络开发中的几个问题。在进行实时ＤＩＳ网络规划时,采用了多点传送的通讯服务方式,保证每个仿真应用只发送变化的信息,只处理与自身相关的信息。指出了进行数据的实时传输格式定义时应注意的几个问题,这些数据定义必须支持多种不同的操作系统和平台。最后给出了开发ＤＩＳ实时通讯软件的方法,包括通讯协议和应用编程接口的选择。     

《空间数据系统》（第二版）

随着载人航天、深空探测、卫星导航通信、卫星遥感的快速发展,以及空间网络、天地一体化网络的建设推动了空间系统技术的发展和广泛应用,空间信息资源日益成为重要的战略资源。空间数据系统可以定义为对航天器获取的、产生的以及相关信息进行可靠、安全的处理、传输、存储、分发等各部分的集成。既不仅是“空间数据的系统”,因为它包含地面数据穿越空间网络;也不全是“空间的数据系统”,因为它还包含地面处理的系统。更全面地说,它是航天器内部各分系统（含有效载荷）之间、航天器之间、航天器与地面系统之间信息流动涉及的数据和软硬件系统。     

深空通信中LTP协议选窗概率优化

为满足深空延迟/容忍网络(DTN)中不同类型不同权重数据差异化传输的需求，提出一种基于自适应遗传算法的选窗概率函数优化方法。该方法以红绿(重要、不重要)数据误码率为适应度函数进行交叉变异与全局优化，使重要数据被大概率选中并以较高的正确率传输，不重要数据不被遗漏并在预期误码率范围内传输。将其应用在DTN网络传输层LTP协议的扩展窗不等差喷泉码编码中，通过与传统遗传算法的仿真结果对比表明自适应遗传的优化算法能降低深空通信中重要数据的误码率和信道总误码率，满足差异性数据传输的要求，减少因误码率高而导致的信息重传，提高数据传输效率，节省信道资源。     

星间网络可靠传输重传机制分析

针对星间网络特点和数据可靠传输要求,提出分段重传和端-端重传两种重传机制,重点对星间网络多跳传输场景下,单包和多包可靠传输在两种重传机制的性能表现和影响条件进行分析.分析和仿真结果表明,重传机制对单包传输影响不大,而分段重传机制更适合于多包传输,特别是在跳数、包数和丢包率较大时,能达到较高的传输效率.     

网络控制中传输延迟的接口延迟模型

针对网络控制应用中的延迟问题,通过将传输延迟与网络接口合并到一起,建立了一种新模型:接口延迟模型,然后给出了接口延迟的求解方法,并对接口延迟在实际应用中的各种有关性质进行了深入的研究.接口延迟模型的建立,使得网络控制的研究可以从具体的传输网络中脱离出来,从而可以直接围绕可测的接口延迟研究网络控制系统.      

面向星载应用的地面测试系统设计CSCD

星间数据传输体制要求星载设备数据传输具备实时性、高精确性,在数据传输过程中必须保持节拍同步。相关星载设备在上天前要进行严格的数据流测试以保证满足要求,因此在地面搭建数据流测试系统有重大的意义。本文通过对1553B总线仿真卡进行二次开发,完成了地面测试系统的设计。对相关星载设备的测试结果表明,该系统实现了1553B总线中的BC-RT(总线-远程终端)、RT-BC(远程终端-总线控制器)、RT-RT、MT(监视终端)传输模式,完成了限定时间内规定数据量的正确传输,保证了数据传输节拍的同步,确保了对相关星载设备的数据流测试。该系统不仅能够满足相关星载设备的测试需求,而且可以作为一种通用的数据流测试平台,较好地提供了1553B总线数据级的测试手段。     

“手机直连卫星”发展及关键技术

<正>2022年6月,非地面网络（NTN）纳入3GPP规范,是第一个支持“手机直连卫星”的标准;2022年9月,华为、苹果先后推出支持“手机直连卫星”的手机终端;2023年4月,AST空间移动公司（ASTS）基于低轨蓝行者-3(Blue Walker-3)卫星和普通智能手机完成第一个双向语音通信测试。“手机直连卫星”瞬间成为卫星通信领域超越卫星互联网的又一个关注热点和发展方向。未来6G天地融合应用对终端统一的需求,     

航空高动态网络链路感知OLSR路由算法

针对航空高动态无人机（UAV）网络环境中节点移动速度快、网络拓扑变化快,导致网络链路稳定性差、数据到达率低和信息拥塞度高等问题,提出了一种航空高动态网络链路感知OLSR（OLSR-LA）路由算法,该算法利用接收的2个连续Hello消息的多普勒频移、能量等信号特征,计算出航空高动态无人机网络中2个相邻节点的相对速度和移动趋势,从而得出这2个节点之间链路的保持时间。根据节点MAC层接口队列长度衡量网络局部的负载程度,并利用ARIMA-WNN组合预测模型预测下一时刻节点负载的预测值,并通过Hello消息传递给邻居节点。根据链路感知情况,采用基于局部路由负载均衡（RRLB）算法避免拥塞的发生。仿真结果表明,与传统OLSR算法相比,本文提出的算法有效提高了分组交付率,降低了端到端的传输延时,增加了网络吞吐量,从而提高了整个无人机网络传输的有效性和实时性。      

宽带多媒体卫星系统的发展与标准化进程

宽带多媒体卫星(BSM)系统是以传输高速宽带多媒体业务为典型特征的一类新型卫星通信系统,此类系统与传统卫星通信系统最大的不同在于承载的业务由低速的数据及话音(64kbit/s以下)转变为图像、声音、视频相结合的高速率、交互式宽带多媒体业务,这类业务也称为卫星宽带多媒体业务. 1概述 针对系统终端的传输能力,欧洲电信标准化组织基于终端所能够提供的基本信息速率对宽带多媒体卫星给出了界定:①固定终端(如小型甚小口径天线等)应不低于2.048Mbit/s;②移动终端(如手持机等)应不低于64kbit/s;③可搬移式终端(如便携站等)应与固定终端大体相同.     

航空高动态网络负载感知路由算法

针对航空高动态网络(HDAN,Highly Dynamic Airborne Networks)节点高速运动、拓扑结构变化频繁、飞行器轨迹时变等特性,及其所带来的数据到达率低、信息拥塞度高、稳定性差等问题,提出一种具有负载感知特性的路由算法.算法提出了新的动态路由因子度量来适应拓扑结构的变化,引入节点相对速度修正高动态环境下单纯地理位置信息所带来的误差,并通过交互邻居节点队列信息表征网络局部负载程度,降低拥塞概率.仿真实验结果表明,本算法有效减少了网络丢包率和通信时延,增强了信息传输的可靠性.     

SFODB总线在飞行器数据管理中的应用探讨

SFODB(Spaceborne Fiber Optic Data Bus)的提出主要是为解决飞行器内部有效载荷数据率日益提高这一迫切问题,它是一种基于商用异步传输模式(ATM)的高速航天数据总线技术,适合于空间探测器的海量数据包传输.其物理拓扑是由光纤链路连接多个FBIU单元以及单个CFBIU单元组成的环形网络,各节点之间的距离不超过100m,基本数据率可从200Mbit·s-1变化至1Gbit·s-1,并具有极高的实时性和可靠性,相比其他总线网络规模小,性能更优.针对SFODB的特性,分析了其发展现状和技术途径,提出了一种在飞行器内部采用SFODB总线作为主干网的数据网络架构,该网络能完成飞行器内部不同数据率载荷的分类分层可靠传输.在此基础上对SFODB的研究与应用提出了建议.      

兼顾控制流量的软件定义卫星网络路由策略

软件定义卫星网络（SDSN）通过解耦数据与控制平面,实现网络态势与控制的逻辑集中,为管理卫星网络提供了一种新的思路。在SDSN中,控制报文和数据报文同时在网络中传输,海量、动态、高优先级的控制流量将对数据报文传输产生极大的干扰。因此,提出了一种数据流退让路由（DFRR）策略。在计算数据报文路由时,DFRR将链路上控制流量大小作为影响链路代价的一个因素,以减少选择控制流量较大的链路;在网络操作控制中心（NOCC）连接的过顶卫星切换导致控制流量分布发生较大变化之前,DFRR预测可能发生拥塞的链路,并选出链路上部分数据流进行重路由,从而避免拥塞。在开发的SDSN研究平台OpenSatNet上对DFRR的性能进行了评估。实验结果表明,DFRR能够有效减少网络中的链路拥塞,以及控制报文和数据报文的分组丢失。      

自回归谱估计法在动态测试中的应用

提出了动态测试中常用的 FFT 法对测试数据进行谱分析的局限性,并评述了一种适于短时序列数据段的现代谱估计法——自回归谱估计的 Marple 法,以对动态测试随机数据进行谱估计分析。文中把 Marple 法与其他最大熵谱估计方法进行了特性比较,论述了 Marple 法的原理,给出了程序框图。最后,对实际工程中得到的数据段长度 N=30的动态测试数据用 Marple 方法进行了谱估计,举出了计算机的实际分析结果,并与应用经典谱估计方法的分析结果作了比较,得出了几条结论。     

测试设备数据自动传输系统研究与设计

目前,各型装备测试设备测试过程中生成的测试信息都孤立的以纸质文件或各种格式电子文件的形式保存在各测试设备终端,无法实现信息集成与共享,严重制约了信息化建设的深入开展。针对此,首先研究测试设备数据自动传输系统的系统总体结构、数据传输流程和数据传输规范,在此基础上对数据自动传输系统的硬件、软件和数据传输安全性展开设计。通过在我军某型导弹新型测试设备上验证,实现了基于以太网的测试设备数据自动采集、传输与处理,为后继测试设备共享和远程协同测试的研究奠定了基础。