深空通信网络传输层协议研究
发布时间：2017-12-11 14:15
本文关键词：深空通信网络传输层协议研究
【摘要】：随着人类对太空的探索逐步从近地空间延伸到太阳系空间和宇宙空间,对深空环境的探测不仅使人类更加了解自身的生存环境,同时也推动着科学技术的不断发展,深空探测需要解决的一项关键技术就是深空通信网络。深空通信网络不同于传统信息传输网络,具有链路频繁中断、传输距离远、时延长等特点,这就要求对传统的网络通信协议重新修正乃至制定新的协议架构,才能保证深空通信信息的可靠传输。容延迟网络研究小组DTNRG最早提出了延迟容忍网络DTN的概念,是目前深空通信网络的标准规范架构,在此架构的基础上如何提升协议性能包括拥塞控制等是目前各国也是本文的主要研究内容。本文首先介绍目前用于深空链路的通信理论和关键技术,用来解决深空通信环境中出现的链路频繁中断、非对称性和时延大的问题。并分析了DTN协议架构的包裹层协议和三种典型会聚层协议,其中重点分析了LTP传输协议的通信流程,从理论层面对三种协议的特性进行了对比,为下文的仿真场景搭建与系统模拟提供理论支撑。其次,选用比较有代表性的火星探测任务作为研究场景,针对地火通信链路的特点,通过STK软件搭建地火通信链路仿真模型。在此基础上对会聚层协议的性能进行仿真验证,在地火模型基础上对信道非对称比、BER、链路中断时间等特性指标对典型传输协议架构造成的影响进行了分析。结果表明在深空环境中LTP协议要比其余的两种协议具有更高的吞吐量,但是由于LTP没有拥塞控制机制,其性能还有很大的提升空间。本文针对LTP协议在深空通信网络场景中的应用情况,明确了影响深空通信网络性能的关键要素,重点分析了不同拥塞控制策略的适特点和存在的问题,并采用仿真验证的方法进行了性能验证。最后针对部分拥塞控制策略在DTN网络中的应用情况,提出了一种混合筛选数据转移存储调整的算法来实现拥塞控制。其基本思想是通过将存储压力转移给邻接节点并重新规划最优传输路径的方式完成数据传输,并对算法的性能进行验证,结果表明,采用该算法时提升了数据投递率,同时降低了丢包率。
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TN927
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