地面互聯(lián)網(wǎng)已趨于成熟,空間衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的研究及部署正在迅速向前推進(jìn),天地一體化網(wǎng)絡(luò)將地面網(wǎng)絡(luò)與空間衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)勢進(jìn)行結(jié)合,具有廣泛的應(yīng)用前景。其中,可靠傳輸協(xié)議用來保障端到端數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?在天地一體化網(wǎng)絡(luò)的各種應(yīng)用場景可發(fā)揮重要的作用。但受限于長時延、高誤碼、拓?fù)涓邉討B(tài)變化及上下行鏈路帶寬非對稱等空間衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的典型特征,地面網(wǎng)絡(luò)可靠傳輸協(xié)議(TCP協(xié)議)在空間衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)。針對這個問題,本文主要做了以下研究工作:首先,本文對TCP協(xié)議在空間衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的主要改進(jìn)方案進(jìn)行了調(diào)研與總結(jié)。從TCP協(xié)議數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行蛐�、正確性、可靠性及高效性角度出發(fā),對TCP協(xié)議的主要機(jī)制進(jìn)行了探究。結(jié)合天地一體化網(wǎng)絡(luò)鏈路主要特征,對直接將TCP協(xié)議應(yīng)用于天地一體化網(wǎng)絡(luò)環(huán)境而傳輸性能低下的原因進(jìn)行了分析,并在本文所設(shè)計的可靠傳輸協(xié)議驗證平臺中進(jìn)行了測試驗證。其次,本文對一種基于TCP協(xié)議分段的可靠傳輸協(xié)議改進(jìn)方案(TCP協(xié)議性能增強(qiáng)代理)的工作原理進(jìn)行了介紹,從端到端平均吞吐量和數(shù)據(jù)包投遞成功率兩個角度出發(fā),對TCP協(xié)議性能增強(qiáng)代理的分段可靠傳輸方法與傳統(tǒng)的端到端可靠傳輸方法進(jìn)行了對比分析。進(jìn)一步,由于TCP協(xié)議性能增強(qiáng)代理在移動環(huán)境中無法保障業(yè)務(wù)傳輸?shù)某掷m(xù)性,本文提出了一種基于移動可靠傳輸代理的分段可靠傳輸方法,將移動可靠傳輸代理部署于低軌衛(wèi)星和臨近空間平臺上。設(shè)計了移動可靠傳輸代理間的信息交互機(jī)制,解決了移動可靠傳輸代理間的切換問題。與TCP協(xié)議性能增強(qiáng)代理相比,該方法不僅在移動可靠傳輸代理的切換過程中保障了端到端業(yè)務(wù)傳輸過程的連續(xù)性,而且進(jìn)一步提升了TCP協(xié)議的端到端平均吞吐量。最后,本文設(shè)計并實現(xiàn)了天地一體化網(wǎng)絡(luò)可靠傳輸協(xié)議驗證平臺。在該驗證平臺中,基于Linux操作系統(tǒng)設(shè)計了天地融合網(wǎng)關(guān),并支持路由轉(zhuǎn)發(fā)、TCP協(xié)議性能增強(qiáng)代理和SCPS-TP協(xié)議性能增強(qiáng)代理三種模式的配置。通過空間鏈路模擬器對空間鏈路時延、丟包率以及非對稱鏈路帶寬等鏈路特征進(jìn)行模擬,可構(gòu)建出不同的天地一體化網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用場景。針對不同場景,在網(wǎng)關(guān)的三種模式下,對TCP協(xié)議進(jìn)行測試與驗證,為天地一體化網(wǎng)絡(luò)可靠傳輸協(xié)議的進(jìn)一步研究提供平臺支撐,并為構(gòu)建真實的天地一體化網(wǎng)絡(luò)提供理論指導(dǎo)與建議。
【學(xué)位單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TN927.2
【部分圖文】：

率以及前反向鏈路帶寬，模擬不同的衛(wèi)星通信場景。地面網(wǎng)關(guān)和空間網(wǎng)關(guān)均由工控機(jī)進(jìn)行模擬，具備高速數(shù)據(jù)處理功能以及較高的可靠性，如圖 4.2 所示。圖4.2 工控機(jī)實物圖在該工控機(jī)機(jī)箱中插入了三塊板卡，分別為網(wǎng)關(guān)板卡、前向數(shù)據(jù)處理板和反向數(shù)據(jù)處理板，三塊板卡的作用分別是：網(wǎng)關(guān)板卡安裝 Ubuntu 操作系統(tǒng)，在其上實現(xiàn)了 SCPS-TP 協(xié)議和分段可靠傳輸代理軟件，完成天地一體化網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)功能，該板卡擁有 4 個以太網(wǎng)接口，其中一個用于連接前向數(shù)據(jù)處理板，另外一個用于連接反向數(shù)據(jù)處理板，第三個作為外部數(shù)據(jù)輸入輸出接口，通過交換機(jī)或商用路由器與地面應(yīng)用節(jié)點或空間應(yīng)用節(jié)點相連，第四個接口備用。前向數(shù)據(jù)處理板通過以太網(wǎng)口接收網(wǎng)關(guān)板卡發(fā)來的數(shù)據(jù)

率以及前反向鏈路帶寬，模擬不同的衛(wèi)星通信場景。地面網(wǎng)關(guān)和空間網(wǎng)關(guān)均由工控機(jī)進(jìn)行模擬，具備高速數(shù)據(jù)處理功能以及較高的可靠性，如圖 4.2 所示。圖4.2 工控機(jī)實物圖在該工控機(jī)機(jī)箱中插入了三塊板卡，分別為網(wǎng)關(guān)板卡、前向數(shù)據(jù)處理板和反向數(shù)據(jù)處理板，三塊板卡的作用分別是：網(wǎng)關(guān)板卡安裝 Ubuntu 操作系統(tǒng)，在其上實現(xiàn)了 SCPS-TP 協(xié)議和分段可靠傳輸代理軟件，完成天地一體化網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)關(guān)功能，該板卡擁有 4 個以太網(wǎng)接口，其中一個用于連接前向數(shù)據(jù)處理板，另外一個用于連接反向數(shù)據(jù)處理板，第三個作為外部數(shù)據(jù)輸入輸出接口，通過交換機(jī)或商用路由器與地面應(yīng)用節(jié)點或空間應(yīng)用節(jié)點相連，第四個接口備用。前向數(shù)據(jù)處理板通過以太網(wǎng)口接收網(wǎng)關(guān)板卡發(fā)來的數(shù)據(jù)
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 張乃通;趙康僆;劉功亮;;對建設(shè)我國“天地一體化信息網(wǎng)絡(luò)”的思考[J];中國電子科學(xué)研究院學(xué)報;2015年03期

2 陳宇;孟新;卞春江;張磊;周海;;基于SCPS-TP的TCP性能增強(qiáng)代理[J];計算機(jī)工程;2011年S1期

3 張亞生;彭華;谷聚娟;;衛(wèi)星TCP加速技術(shù)研究[J];無線電通信技術(shù);2010年05期

本文編號：2883388