本文關(guān)鍵詞：基于DTN的空間綜合信息網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《武漢大學(xué)》 2013年

基于DTN的空間綜合信息網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究

周建國  

【摘要】：當(dāng)前我國航天事業(yè)進(jìn)入飛速發(fā)展期,以往傳統(tǒng)的空間信息傳輸方式已不能滿足復(fù)雜空間操作的需求,因特網(wǎng)服務(wù)的全球拓展和向地球外層空間的延伸是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。我國的空間信息傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)發(fā)展滯后,主要表現(xiàn)在星上、星地和地面三部分傳輸協(xié)議尚未進(jìn)行一體化設(shè)計(jì),不同衛(wèi)星與地面之間采用的傳輸協(xié)議各不相同,且大多都是專用協(xié)議,在開展空間任務(wù)時(shí)需要進(jìn)行星地之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換,協(xié)議之間的互操作效率較低；造成系統(tǒng)的兼容性和可靠性較差,浪費(fèi)了許多不必要的人力、物力資源。與此同時(shí),由于缺少符合國際標(biāo)準(zhǔn)的空間信息傳輸協(xié)議,更不利于將來與國際航天機(jī)構(gòu)進(jìn)行合作交流。針對(duì)我國航天測控網(wǎng)的實(shí)際發(fā)展情況,研究建立一個(gè)空天地一體化的互聯(lián)互通網(wǎng)絡(luò),可以為航天信息的獲取、存儲(chǔ)和分發(fā)提供統(tǒng)一的平臺(tái),促進(jìn)航天信息的統(tǒng)一管理、高效共享和綜合利用,對(duì)國防信息化建設(shè)將起到不可估量的促進(jìn)作用,因此,空間信息網(wǎng)絡(luò)已成為近年來網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的重要研究熱點(diǎn)之一。 空間信息網(wǎng)具有航天器節(jié)點(diǎn)高速運(yùn)動(dòng)、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洳粩嘧兓�、信息傳輸�(shù)难訒r(shí)大、誤碼率高、鏈路頻繁斷開等不同于陸地網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn),給網(wǎng)絡(luò)建設(shè)帶來了新的挑戰(zhàn)。為加快我國空間信息傳輸網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)的建設(shè),需要研究當(dāng)前國際航天大國的空間信息系統(tǒng)的先進(jìn)理論。容延遲網(wǎng)絡(luò)(Delay-tolerant networks, DTN)是提供跨越間歇、中斷、動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的可靠消息傳遞的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,在受限網(wǎng)絡(luò)條件下應(yīng)用時(shí)具備良好的自然屬性。為此,本論文研究基于DTN的空間綜合信息網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),研究符合我國實(shí)際情況的空間信息傳輸網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)及其關(guān)鍵技術(shù),為我國空間網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供一定的技術(shù)支持。 本文所做主要工作和貢獻(xiàn)如下： 1.提出了適于我國實(shí)際的基于DTN的空間信息網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)。并利用規(guī)范說明與描述語言SDL對(duì)Bundle協(xié)議進(jìn)行了詳細(xì)描述與設(shè)計(jì),給出了協(xié)議設(shè)計(jì)的系統(tǒng)圖、模塊圖、進(jìn)程圖及過程圖。然后在Telelogic Tau平臺(tái)下使用SDL Suit對(duì)所實(shí)現(xiàn)的Bundle協(xié)議系統(tǒng)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。最后使用TTCN Suite對(duì)協(xié)議系統(tǒng)進(jìn)行了一致性測試,測試表明用SDL語言設(shè)計(jì)的Bundle協(xié)議系統(tǒng)與Bundle協(xié)議規(guī)范RFC5050是一致的。協(xié)議的實(shí)現(xiàn)與仿真驗(yàn)證結(jié)果證明,用SDL描述語言進(jìn)行通信協(xié)議設(shè)計(jì)可以保證協(xié)議的邏輯正確性,有效地縮短協(xié)議開發(fā)周期。 2.設(shè)計(jì)了DTN網(wǎng)關(guān)。在OPNET仿真平臺(tái)下對(duì)空間DTN網(wǎng)關(guān)進(jìn)行了建模,并對(duì)基于DTN網(wǎng)關(guān)的空間衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果表明,DTN網(wǎng)關(guān)能夠顯著降低由于網(wǎng)絡(luò)鏈路頻繁中斷導(dǎo)致的丟包率,增強(qiáng)通信的可靠性,表現(xiàn)出良好的適用性。為進(jìn)一步驗(yàn)證星DTN網(wǎng)關(guān)對(duì)星地間信息傳輸?shù)挠行?設(shè)計(jì)了半物理仿真方案,實(shí)驗(yàn)表明在極端的鏈路情況下(即不存在通信鏈路時(shí)),DTN網(wǎng)關(guān)可以對(duì)通信數(shù)據(jù)進(jìn)行保管,并在通信鏈路出現(xiàn)時(shí)再將這些數(shù)據(jù)發(fā)送出去,從而大大降低了丟包率,提高了通信的可靠性,進(jìn)一步證明了DTN網(wǎng)絡(luò)在我國空間信息網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用的可行性與必要性。 3.提出了多拷貝混合型最大吞吐量HMMT接觸路由算法。 CGR路由非常適合在鏈路可預(yù)測的空間DTN網(wǎng)絡(luò)場景進(jìn)行部署。但是,CGR路由中消息是按照單副本路由轉(zhuǎn)發(fā),同一時(shí)間網(wǎng)絡(luò)中只有一個(gè)節(jié)點(diǎn)攜帶同一消息,算法降低了網(wǎng)絡(luò)開銷,但可靠性相對(duì)較低。同時(shí),CGR中路由算法是逐跳路由,而且在路由中僅僅考慮本地節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)知識(shí),搜索最小代價(jià)路由,未考慮鏈路的連通時(shí)序與吞吐量的關(guān)系。 HMMT路由算法結(jié)合洪泛式路由策略與計(jì)算轉(zhuǎn)發(fā)路由策略的思想,根據(jù)衛(wèi)星運(yùn)行規(guī)律可預(yù)知的特征建立時(shí)間圖模型,由建立的時(shí)間圖模型產(chǎn)生具有頂點(diǎn)和邊的拓?fù)鋱D,依據(jù)鏈路的連通時(shí)序與吞吐量,以增加消息轉(zhuǎn)發(fā)的可靠性和最大化路徑吞吐量為目標(biāo)計(jì)算消息轉(zhuǎn)發(fā)路由,并通過基于OPNET的多星組網(wǎng)仿真驗(yàn)證了算法的有效性。 4.提出了空間信息系統(tǒng)傳輸控制協(xié)議初步配置建議。本文深入分析研究了目前各種主要的空間信息傳輸協(xié)議,比較檢驗(yàn)這些傳輸協(xié)議在空間鏈路中的有效性。選取部分代表性協(xié)議Vegas、Cubic、Hybla、SCPS-TP和LTP,采用網(wǎng)絡(luò)仿真器模擬星地鏈路、PC模擬飛行器和地面站終端,對(duì)這些傳輸協(xié)議的性能進(jìn)行了分析,在此基礎(chǔ)上提出了我國空間信息網(wǎng)傳輸層協(xié)議的初步配置建議,為后續(xù)協(xié)議的優(yōu)化提供指導(dǎo)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：TN915.04
【目錄】：

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6 紀(jì)守領(lǐng);李金寶;趙彩虹;;基于場的傳感器網(wǎng)絡(luò)路由選擇方法研究[A];黑龍江省計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)2007年學(xué)術(shù)交流年會(huì)論文集[C];2007年

7 陳增強(qiáng);陳華良;劉忠信;;一種新的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)加權(quán)路由策略研究[A];第五屆全國復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)學(xué)術(shù)會(huì)議論文（摘要）匯集[C];2009年

8 李玉劍;楊涵新;汪秉宏;;信息處理延時(shí)情況下通訊網(wǎng)絡(luò)中路由策略研究[A];第五屆全國復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)學(xué)術(shù)會(huì)議論文（摘要）匯集[C];2009年

9 張蓉茜;陳曉曙;;一種分級(jí)多跳自組織無線通信網(wǎng)絡(luò)的研究[A];江蘇省通信學(xué)會(huì)2004年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2004年

10 熊翱;;基于可用性的傳輸網(wǎng)鏈路路由算法[A];2006年全國通信軟件學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

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3 彭芳;[N];中國計(jì)算機(jī)報(bào);2004年

4 ;[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2004年

5 楊宗會(huì);[N];中國計(jì)算機(jī)報(bào);2002年

6 中科院計(jì)算所信息網(wǎng)絡(luò)室 龐迪;[N];計(jì)算機(jī)世界;2005年

7 姜海;[N];通信產(chǎn)業(yè)報(bào);2008年

8 ;[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2003年

9 瀟瀟;[N];中國電腦教育報(bào);2003年

10 廣州金融高等�？茖W(xué)校 陳華其;[N];網(wǎng)絡(luò)世界;2001年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 周建國;基于DTN的空間綜合信息網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];武漢大學(xué);2013年

2 王丹;復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)擁塞分析與路由策略研究[D];東北大學(xué);2009年

3 何濤;QoS與負(fù)載均衡路由及相關(guān)技術(shù)的研究[D];南京郵電大學(xué);2011年

4 王姝;名空間路由研究和源管理路由算法的分析與建模[D];北京交通大學(xué);2011年

5 丁郁;基于機(jī)會(huì)通信的車載網(wǎng)絡(luò)路由關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2013年

6 胡寧;基于協(xié)同的域間路由管理技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

7 郭華明;標(biāo)識(shí)路由關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京交通大學(xué);2010年

8 李元振;城市場景車載Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)單播路由機(jī)制的研究[D];北京郵電大學(xué);2010年

9 趙傳強(qiáng);基于機(jī)會(huì)路由與多路徑路由的無線Mesh網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京郵電大學(xué);2010年

10 馮琳函;無線Mesh網(wǎng)絡(luò)信道分配和路由的研究與改進(jìn)[D];吉林大學(xué);2013年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 黃曉華;基于社會(huì)信息的移動(dòng)社交網(wǎng)絡(luò)路由算法[D];上海交通大學(xué);2010年

2 黨斐;基于上下文的容遲網(wǎng)絡(luò)路由算法研究[D];電子科技大學(xué);2010年

3 連偉華;多層多域光網(wǎng)絡(luò)層域劃分及路由算法研究[D];北京郵電大學(xué);2010年

4 董鵬飛;路由算法及過濾器部署算法的研究與分析[D];鄭州大學(xué);2010年

5 陳元甲;DTN路由算法的研究與改進(jìn)[D];中南大學(xué);2010年

6 郭凱;NoC中通信過熱點(diǎn)問題及容錯(cuò)路由方法研究[D];合肥工業(yè)大學(xué);2010年

7 張金鳳;Ad Hoc網(wǎng)絡(luò)地理路由算法研究[D];華中師范大學(xué);2011年

8 羅艷霞;汽車行駛記錄儀系統(tǒng)及路由算法研究[D];重慶大學(xué);2010年

9 韓寧;井下人員綜合管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)及相關(guān)路由算法的研究[D];大連理工大學(xué);2010年

10 王曉娟;基于業(yè)務(wù)的無線網(wǎng)絡(luò)路由算法研究[D];北京郵電大學(xué);2010年

  本文關(guān)鍵詞：基于DTN的空間綜合信息網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：56419