基于CCSDS的空间网络通信协议研究与实现

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《电子科技大学》 2011年

基于CCSDS的空间网络通信协议研究与实现

李勇  

【摘要】：当前,人类越来越重视对太空领域的探索,从而加快了对空间通信技术的发展。与此同时,因特网也经历了爆炸性的发展。将因特网与空间网络结合构建天地一体化网络已成为未来空间网络和因特网发展的一种趋势。 然而,简单地将空间网络和因特网结合并不能达到预期的效果。因为两种网络拥有不同的特点,对应的支持数据传输的底层协议也就不一样。所以,构建天地一体化的网络,至少需要三步:一、为了达到协议的转换,需要协议网关;二、为了更好的支持多种上层应用,需改进现有空间协议仅支持少有数据类型的缺点;三、对二网合一所遇到的其他问题进行解决。典型的IP over AOS(Advanced Orbiting Systems,高级在轨系统)网关正好能满足前两步,但是对于第三步却不能做到很好的支持。 本文主要针对典型的IP over AOS网关所遇到的问题进行解决,包括该网关不能提供服务保障机制以及传输层性能低下两方面。首先,由于不同类别的应用具有不同的重要性、不同的特点,故占用不同的虚信道。所以,本文采用的服务保障机制是针对虚信道进行的,从而达到为上层应用数据提供服务保障的能力。此服务保障机制主要针对虚信道进行流量控制,达到各虚信道对宝贵的卫星无线链路的合理分配;然后在实际将虚信道中的传输帧调度至物理信道时,按照虚信道优先级的高低决定数据的重要程度或优先级高低:优先级高的虚信道先调度至物理信道发送。通过以上两步处理,从而做到了在合理使用带宽的情况下,同时也保障优先级高的数据得到优先服务。此外,针对将TCP协议直接部署于IP over AOS网关所产生的问题(即TCP应用的性能极其低下)进行了解决。针对CCSDS(Consultative Committee for Space Data Systems,太空数据系统咨询委员会)提出的SCPS-TP(Space Communications Protocol Specification Transport Protocol,空间通信协议规范-传输层协议)与典型的IP over AOS网关的融合提出了几种方案。通过对比分析,选择了一种简单地、适合于项目应用场景需要的方案,并对其进行了实现。同时,对遇到的问题进行了分析和解决。另外,鉴于并不是所有的TCP应用都需要传输层性能增强,以及并不是所有TCP报文的性能都能增强等因素,本文又提出了选择性增强的方案,即仅仅针对某些类别的TCP数据进行传输层性能增强。 最后,本文在Ubuntu系统上实现了拥有服务保障机制和选择性传输层性能增强的IP over AOS网关。同时又针对进行了相关的实验,验证了以上两种方案的可行性。

【关键词】：
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TP393.04
【目录】：

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