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。     

BACnet与Internet的互联

对比分析了目前2种BACnet(楼宇自动控制网络数据通信协议)与Internet的互联技术,即B/IP PAD(BACnet/Internet协议包封装/拆装设备)和BACnet/IP,并指出了这2种技术所存在的问题.提出了一种基于BACnet网关的互联模型,此网关工作在BACnet网络层,需要配置一个独立的IP地址和一个BACnet网络号,同时也必须维护一个对等网关的IP地址与BACnet网络号的本地数据库.该模型通过BACnet网关来完成不同协议之间的语义转换、广播及管理等功能,为BACnet网络与Internet之间提供了统一的网络接口,增强了楼宇控制网络与Internet融合的能力,并大大简化了BACnet网络与Internet的互联过程.在研究此模型的体系结构和工作流程的基础上探讨了该模型的实现方法.     

基于可编程控制网关的一体化网络体系结构

当前IP网络和非IP网络长期共存,协议体系和通信体制互不相同,异构网络的互联互通困难.针对这个问题, 首先从异构网络间连接的关键节点——网关出发,通过将网关底层的数据转发和控制功能分离,并将网关上层的管控功能和应用服务功能抽取出来,提出了一种基于可编程控制网关的一体化网络体系结构.该系统结构将网络分为一体化网络协同管控单元、子网间可编程控制网关节点和异构子网3层,设计了基于典型异构网络的互联协议栈,以集成不同的网络协议.进一步在一体化网络构架的基础上,给出并分析了异构网络的抽象与描述、基于可编程网关的异构子网智能适配技术、一体化网络的资源管理与协同优化理论等关键技术.最后基于民用航空通信给出了一个异构互联示例,表明一体化网络体系结构的可行性.      

应用动态流量控制的天地网络数据传输方法

针对天地一体化网络数据传输系统,提出了应用动态流量控制的传输方法,由网关根据缓存区状态对终端的传输速率进行实时、动态速率调整,实现网络终端数据可靠传输的同时,提升天地信道的利用率,最后通过Opnet数字仿真平台,模拟了天地网络数据传输实例,对该方法进行了应用验证.     

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.      

一种光纤通道轻量IP上层协议

在光纤通道网络平台上选用一种可用于性能测试的上层协议是网络测试手段的关键.IP上层协议技术已经十分成熟,在IP上层协议的基础上提出了一种光纤通道轻量IP上层协议,详细地规定了轻量IP上层协议的通信模式和数据格式。利用光纤通道接口设备IP驱动程序,通过中间层驱动插入的方法实现了光纤通道轻量IP上层协议的数据通信,并通过FC分析仪检测到实现结果符合设计的要求.最后分析了轻量IP上层协议短消息传输效率高、通信模式灵活简便、节点标识易于实现的优点,所以轻量IP上层协议适用于光纤通道网络性能的测试.      

车辆监控系统中短消息通信网关的设计与实现

在阐述短消息通信模型的基础上,详细研究了可使车载系统与多个监控系统之间实现透明访问的短消息通信网关.在此基础上,提出了一种TCP/IP环境下短消息通信网关的技术方案和实现方法,并讨论了具体实现的一些思路和想法.为了提高网关的整体效率,设计时合理地采用了排队论、散列技术和缓冲技术,实现时采用了多线程、消息通信和控件技术.大量的现场实验和实际应用的结果表明了网关的高效性和稳定性,同时也证明了设计思想和实现方法的正确性.      

移动IP中移动主机定位方法研究

当前的网络互联协议(如IP、IPX等)不支持移动主机与网络上其他主机之间进行互操作.移动IP协议为Internet上的主机提供移动性支持,并保证主机在子网间移动过程中不改变家乡地址及对IP层之上协议的透明性.移动Internet中移动主机定位策略是对移动IP协议的重要扩展.介绍了移动IP的基本构架和代理发现机制,在此机制基础上提出"地址滑动窗口"方法来进行主机定位,并且定义了蜂窝移动Internet.     

多协议多用户GPS/GSM监控系统网关的设计与实现

在多协议、多用户GPS(Global Position System)/GSM(Global System for Mobile communications)监控系统中,网关的设计对系统的性能、可用性和可扩展性有重要作用.讨论了在网关设计中需要注意的几个关键问题:通过分析不同短消息服务器的接口协议,提出使用协议管理器实现多协议接入;给出了与用户系统的通信指令格式,并分析了地址的转换流程.最后剖析了用多线程方式和消息驱动实现这种系统的优点,并给出了一个具体实现的消息循环流程.实践证明这种设计是可靠高效的.     

一种新的IPSEC穿越NAT方法

Internet网络层安全协议(IPSEC)和网络地址翻译器(NAT)不兼容,这严重限制了 IPSEC的应用范围.解决方法必须遵循的原则是既能使IPSEC数据流穿越NAT,又不必修改路 由器和NAT,部署方便.目前存在的3种解决方法都具有局限性:"先于IPSEC进行NAT转换 "方法难以实现,"特定域IP通信(RSIP)"方法部署困难,"用户数据包(UDP)封装安 全封装协议(ESP)数据包"方法只能部分地解决IPSEC与NAT不兼容问题.在分析现有方法的 基础上,提出一种新的解决方法,即UDP封装IPSEC数据包方法.该方法通过UDP封装IPSEC数 据包,保护原始IP地址和端口号,消除了NAT对IPSEC影响.详细介绍了该方法的实现思路, 进行了可行性和优缺点分析.通过分析可知,新方法具有明显优点,能够方便、有效地解决 IPSEC和NAT兼容问题.      

PROFIBUS-DP主站网关设计及其关键技术

针对标准PROFIBUS-DP从站产品难以集成到现有集散式控制系统的问题,提出了网关解决方案.在对现有网关实现方案进行比较后,选用软核方案,设计了具有热插拔功能且兼容两种实现方案的硬件平台.采用模块化设计思想进行软件架构,应用状态机法实现了"PROFIBUS-DP通信"子功能.从防错设计、纠错设计、故障恢复设计等方面对设计方案中软、硬件可靠性进行了详细分析.针对硬件特性,从调度策略的角度阐述了影响系统实时性的关键问题,并对自主设计主站的难点问题-组态设计进行了说明.该方案支持系统运行过程中动态地增加和删除从站,修改从站配置参数.分析并实验测试了网关的性能参数,网关最高支持3 Mbit/s的通信波特率.实验结果表明,系统性能优越,运行稳定.      

基于协议变换的图像采集系统设计

介绍了一个基于高速协议变换的实时图像采集系统,该系统实现了从IEEE1394协议到千兆以太网协议的实时变换,将基于IEEE 1394协议的数字相机发出的图像数据转发到以太网上.系统设计使用了SOPC(System On a Programmable Chip)技术,通过Avalon总线将Nios Ⅱ处理器,千兆网MAC核和自定义的1394芯片接口逻辑等IP组件连接在一起形成主要的硬件电路,结合系统软件设计实现了对高速图像数据的实时转发.系统达到了较好的性能,同时具有集成度高,结构简单和扩展性好的特点,展示了利用SOPC技术解决此类问题的优势.     

基于ASIC技术的1553B IP核的设计

针对卫星轻小型化的应用需求和现有1553B总线接口设计存在缺陷的问题,提出一种面向航天器综合电子的1553B总线协议ASIC芯片设计方案,并介绍了自主研发的1553B协议IP核设计. 1553B IP核采用自顶向下的设计方法,使用Verilog硬件设计语言进行编程,实现了1553B总线中的总线控制器BC和远程终端RT功能. 分别从1553B IP核总体框架、BC/RT共享模块、BC功能模块和RT功能模块详细介绍了IP核的设计.1553B IP核设计完成模块仿真验证、ASIC芯片系统仿真验证和FPGA验证,通过DDC的1553B板卡对设计进行验证,误码率小于10-9. 实验结果表明,本IP核设计具有可靠性高、可移植性强、资源占用少、实时性好的特点.      

基于IP的遥测网传输综述

基于IP的遥测网传输(TMoIP)技术是近十年来国际遥测领域关注的重点,其目的是将现有的地面遥测网传输逐步从脉冲编码调制(PCM)体制过渡到IP体制.在简要介绍TMoIP概念与范畴的基础上,对其发展进程和研究现状进行了梳理,并利用TCP/IP五层模型对其技术实现及技术要点进行了重点阐述.TMoIP技术的引入,有助于改善...     

嵌入式软件智能合成框架及关键科学问题

程序合成是提高软件开发效率和质量的有效途径，也是计算机科学重要的前沿方向之一。首先，概述了程序合成方法的国内外研究现状及其存在的问题。在此基础上，提出了软件知识产权(intellectual property, IP)的概念和一种基于软件IP的嵌入式软件智能合成开发模式(IP-based embedded software intelligent synthesis, IPESIS)及其框架。最后，阐述了IPESIS需要解决的关键科学问题和主要研究内容。IPESIS通过定义领域需求描述语言，在更高的抽象层次上对目标软件进行刻画，以软件IP为粒度缩小程序搜索空间，采用机器学习等人工智能技术自动合成程序，有望突破现有方法的局限，进而实现嵌入式软件开发从手工编程模式到软件IP研发和基于软件IP的智能合成模式的转变。     

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。     

生活中的太空技术

其实你不用当航天员,也不用上天,在日常生活中就可以享受到许多太空技术。因为有些太空技术是天地两用的,既可以在天上使用,又可以在地面使用;另外有些太空技术经过再次开发,即可转为地面使用。本文介绍一些日常生活中的太空技术。     

基于流量线性相关的IP网物理拓扑发现算法

IP网络物理拓扑发现通常依据设备的地址转发表(AFT, Address Forward Table)实现,相关数据通过简单网管协议(SNMP, Simple Network Management Protocal)获取.但在实际网络中,由于各种因素这种方法发现的结果往往不精确甚至有错误.提出基于网络流量特征的拓扑发现算法.首先将网络设备接口流量随时间的变化看作随机过程,给出接口速率的相关函数定义;然后证明了物理直连的设备接口间的网络流量具有最高的线性相关性;进而提出了基于接口流量线性相关性的IP网络物理拓扑直连关系的发现算法,实现对物理拓扑的最似然估计.最后,在实际网络中对该算法进行了验证.      

面向空间通信的DTN一体化传输性能约束研究

相比于地面网络，空间通信链路具有较长的延迟、频繁的中断、较高的误码率及上下行链路非对称等特性，互联网成熟的网络技术并不适用，对网络可靠传输性能的保障提出了挑战。不同于空间IP协议体系方案，针对空间通信链路特性，采用多种传输机制兼容的DTN（delay tolerant networking）协议架构。重点针对链路非对称、和信道误码率等特性，研究对保障可靠传输的TCP和LTP两种传输机制的性能制约，并给出LTP（Licklider transport protocol）机制的跨层包尺寸优化模型。基于半实物仿真平台，构建静止轨道GEO以下的空间通信场景，进行真实数据流仿真，分析链路因素对协议传输性能的影响。仿真结果表明，在近地端误码率和信道非对称比例较小的空间通信场景中，仍可以采用TCP机制保障可靠传输，但对于误码率和信道非对称比例较高的通信场景，应考虑采用LTP传输机制保障通信的有效性和可靠性。