空間通信可靠性傳輸協(xié)議研究.pdf

1、航天技術(shù)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的革新促使未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將會(huì)發(fā)生巨大變革，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)如何與現(xiàn)有的地面互聯(lián)網(wǎng)相融合成為了當(dāng)今的熱點(diǎn)研究對(duì)象，下一代互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)中地空天一體化網(wǎng)絡(luò)的部署具有很好的前景。由于空間通信環(huán)境具有鏈路延時(shí)大、誤碼率高、前反向鏈路不對(duì)稱(chēng)和易中斷等特點(diǎn)，現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)TCP/IP協(xié)議并不能很好地適應(yīng)這種環(huán)境，CCSDS（空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì)）在TCP/IP協(xié)議的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行了擴(kuò)展和改進(jìn)提出了適應(yīng)空間網(wǎng)絡(luò)的SCPS協(xié)議簇。為了使得

2、下一代互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)將衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)融入其中，如何使TCP/IP協(xié)議和SCPS協(xié)議簇有效地發(fā)揮各自的作用并能在網(wǎng)絡(luò)融合時(shí)協(xié)議轉(zhuǎn)換能夠高效的應(yīng)對(duì)各種問(wèn)題使得協(xié)議網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。
　　本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)在對(duì)于空間網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和空間網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)融合時(shí)的技術(shù)研究的情況，在第二章中介紹了TCP/IP協(xié)議中傳輸層的TCP協(xié)議的數(shù)據(jù)包結(jié)構(gòu)、TCP連接的建立和中斷、流量控制和擁塞控制策略。第三章中重點(diǎn)對(duì)比了SCPS-TP協(xié)議與TCP協(xié)議在應(yīng)對(duì)復(fù)

3、雜空間通信環(huán)境時(shí)策略上的不同，如SCPS-TP協(xié)議的包頭壓縮，Vegas擁塞控制算法和SNACK算法等。在這些研究基礎(chǔ)上，本文提出了一種用于TCP協(xié)議和SCPS-TP協(xié)議的轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，協(xié)議網(wǎng)關(guān)的設(shè)計(jì)原理基于TCP Splitting技術(shù)，這種技術(shù)將通信鏈路分段化處理并采用通信欺騙方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，在地面鏈路部分使用TCP協(xié)議，經(jīng)過(guò)協(xié)議網(wǎng)關(guān)的處理在空間鏈路部分使用SCPS-TP協(xié)議，在本文中詳細(xì)說(shuō)明了協(xié)議網(wǎng)關(guān)在連接管理和緩沖區(qū)管理及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換

4、部分的原理，這種設(shè)計(jì)方式充分考慮了地面鏈路與空間鏈路的不同，使TCP協(xié)議和SCPS-TP協(xié)議能夠進(jìn)行轉(zhuǎn)換，提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)某晒β剩档土藢?duì)于空間設(shè)備硬件存儲(chǔ)容量大小的要求。最后搭建了仿真模型，并用Matlab進(jìn)行仿真驗(yàn)證了使用設(shè)計(jì)的協(xié)議網(wǎng)關(guān)在鏈路使用TCP協(xié)議和 SCPS-TP協(xié)議時(shí)的性能不同，我們分別在固定誤碼率和固定時(shí)延條件下對(duì)比了使用SCPS-TP和TCP協(xié)議鏈路吞吐率，結(jié)果表明，SCPS-TP協(xié)議在高時(shí)延高誤碼條件下性能與TCP協(xié)