本文關(guān)鍵詞：基于LTP的深空跨層聯(lián)合傳輸機制研究

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【摘要】：深空通信是人類航天領(lǐng)域的重要組成部分,同時也是國家科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志。深空通信具有區(qū)別于地面通信的特點:極長距離、極大延遲、鏈路動態(tài)變化、上下行鏈路高度非對稱等,面對這些復(fù)雜時變的環(huán)境因素,如何在其中進行空間數(shù)據(jù)的可靠、高效傳輸顯得由為重要。本文將DTN網(wǎng)絡(luò)下的LTP協(xié)議與應(yīng)用層數(shù)據(jù)壓縮、傳輸層數(shù)據(jù)糾刪和數(shù)據(jù)鏈路層/物理層Spinal無速率編碼相結(jié)合,建立了一種面向DTN協(xié)議�？蚣艿目鐚勇�(lián)合傳輸機制,在實現(xiàn)深空數(shù)據(jù)信息的可靠、高效傳輸?shù)幕A(chǔ)上,進一步提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐掏铝?達到傳輸優(yōu)化的目標(biāo)。在充分研究了DTN網(wǎng)絡(luò)中的LTP協(xié)議的傳輸機理的基礎(chǔ)上,詳細描述了其發(fā)端狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程、收端狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程,同時對LTP數(shù)據(jù)段結(jié)構(gòu)的劃分進行了分析,LTP協(xié)議是針對頻繁中斷鏈路而提出的能夠保證數(shù)據(jù)可靠傳輸?shù)纳羁諈f(xié)議。建立了跨層聯(lián)合優(yōu)化的理論模型。該模型以深空圖像為例,將應(yīng)用層的圖像壓縮、傳輸層的數(shù)據(jù)糾刪以及鏈路層/物理層的Spinal編碼進行聯(lián)合優(yōu)化,達到發(fā)送每幅圖像使用的符號數(shù)最小。在應(yīng)用層和傳輸層,利用信息與應(yīng)用數(shù)學(xué)領(lǐng)域近年來新提出的壓縮感知(Compressed Sensing,CS)技術(shù)進行圖像壓縮。相比于傳統(tǒng)壓縮方式,CS壓縮編碼復(fù)雜度低,壓縮效率高。另外,CS潛在的糾刪功能可以應(yīng)用到傳輸層中進行數(shù)據(jù)糾刪。在鏈路層/物理層,使用近年來提出的Spinal無速率編碼技術(shù),其在BSC、AWGN信道下極寬信噪比范圍(-10dB~40dB)內(nèi)都可以得到更好的性能,且編譯碼復(fù)雜度線性于消息的長度。同時,Spinal無速率碼的前向遞增冗余特性使得其無需反饋即可自動適應(yīng)信道變化。進一步使用MATLAB工具對跨層聯(lián)合優(yōu)化理論模型進行建模仿真,數(shù)據(jù)在傳輸過程中進行連續(xù)傳輸,若收到反饋則進行處理,將反饋信息與Markov預(yù)測相結(jié)合確定之后的傳輸策略,從而充分利用深空中的有限帶寬資源。通過實驗仿真及吞吐量分析可知,相比于無預(yù)測重傳機制、無預(yù)測追加機制、預(yù)測重傳機制,本文提出的跨層聯(lián)合傳輸機制的吞吐量接近于理想傳輸機制,比預(yù)測重傳機制高6.3%,比無預(yù)測追加機制高13.8%,比無預(yù)測重傳機制高19.7%。搭建了分布式的仿真平臺,實現(xiàn)了三臺電腦的互聯(lián)及深空通信環(huán)境的模擬,如丟包率、延遲、非對稱帶寬等,同時成功進行了數(shù)據(jù)的傳輸,進而對LTP協(xié)議在深空鏈路下的傳輸性能進行初步的驗證。
【關(guān)鍵詞】：深空通信 LTP協(xié)議 跨層聯(lián)合傳輸 吞吐量 仿真平臺
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TN927.2
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 課題研究背景9-11
• 1.2 課題研究的目的和意義11-12
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-16
• 1.3.1 深空通信中圖像壓縮及傳輸技術(shù)的研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 深空通信傳輸協(xié)議的發(fā)展背景及現(xiàn)狀13-14
• 1.3.3 深空傳輸機制及網(wǎng)絡(luò)仿真平臺的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.4 本文主要內(nèi)容和結(jié)構(gòu)安排16-17
• 第2章 延遲容忍網(wǎng)絡(luò)中LTP傳輸協(xié)議17-34
• 2.1 引言17
• 2.2 延遲容忍網(wǎng)絡(luò)17-20
• 2.2.1 延遲容忍網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)17-18
• 2.2.2 束層與匯聚層18-20
• 2.3 LTP協(xié)議20-29
• 2.3.1 LTP協(xié)議基本通信流程21-24
• 2.3.2 LTP協(xié)議發(fā)端狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程24-27
• 2.3.3 LTP協(xié)議收端狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程27-29
• 2.4 LTP協(xié)議的詳細過程29-33
• 2.4.1 LTP數(shù)據(jù)段結(jié)構(gòu)29-31
• 2.4.2 數(shù)據(jù)段內(nèi)容31-32
• 2.4.3 客戶服務(wù)端的請求32-33
• 2.5 本章小結(jié)33-34
• 第3章 跨層聯(lián)合傳輸機制建立及優(yōu)化34-53
• 3.1 引言34
• 3.2 跨層聯(lián)合傳輸模型的基礎(chǔ)34-37
• 3.2.1 應(yīng)用層圖像壓縮34-35
• 3.2.2 傳輸層中的糾刪技術(shù)35
• 3.2.3 鏈路層/物理層中的Spinal編碼35-37
• 3.2.4 LTP協(xié)議37
• 3.3 跨層聯(lián)合優(yōu)化模型的建立37-44
• 3.3.1 Markov預(yù)測及CDF分析37-40
• 3.3.2 跨層聯(lián)合優(yōu)化模型理論分析40-41
• 3.3.3 優(yōu)化模型求解41-44
• 3.4 跨層聯(lián)合傳輸優(yōu)化模型的求解及仿真44-52
• 3.4.1 模型具體實現(xiàn)45-46
• 3.4.2 跨層聯(lián)合傳輸模型的吞吐量46-48
• 3.4.3 程序仿真48-52
• 3.5 本章小結(jié)52-53
• 第4章 跨層聯(lián)合傳輸機制仿真平臺搭建及性能評估53-64
• 4.1 引言53
• 4.2 網(wǎng)絡(luò)實驗仿真平臺的搭建53-58
• 4.2.1 網(wǎng)絡(luò)實驗平臺的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建54-55
• 4.2.2 網(wǎng)絡(luò)實驗平臺的環(huán)境構(gòu)建55-58
• 4.2.3 網(wǎng)絡(luò)通信結(jié)構(gòu)58
• 4.3 實驗的環(huán)境配置及LTP初步仿真58-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-66
• 參考文獻66-71
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果71-73
• 致謝73

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本文編號：709569