【摘要】：分析了發(fā)展深空通信網(wǎng)絡(luò)的需求,結(jié)合深空通信網(wǎng)絡(luò)的特點,對深空通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系和路由策略等的技術(shù)現(xiàn)狀進行了綜述,對其中的關(guān)鍵技術(shù)進行了分析,并對深空通信網(wǎng)絡(luò)的未來發(fā)展進行了展望。
【圖文】：

�。其中｀迲┗查斅氷Yㄈ舾?子層及多種可供組合的協(xié)議。對不同的通信場景，CCSDS定義了4種數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議：用于遙測的TM協(xié)議[14]、用于遙控的TC[15]協(xié)議、高級在軌系統(tǒng)AOS協(xié)議[16]和近距離Proximity-1通信協(xié)議[17]。而針對網(wǎng)絡(luò)層，針對不同應(yīng)用，CCSDS建議采用空間分組協(xié)議（SPP）[18]、SCPS-NP或成熟的TCP/IP協(xié)議族[19]。在傳輸層及應(yīng)用層，則可選用SCPS-SP[20]、CCSDS文件傳輸協(xié)議等協(xié)議。空間通信協(xié)議規(guī)范(SCPS,spacecommunicationprotocolspecification)于1999年提出，其針對空間圖1CCSDS標準網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)2016133-3

渴鴰?于TCP/IP的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)并同時建立適用于長延遲、高誤碼率信道的IPN空間骨干網(wǎng)絡(luò)，用于連接這些外部網(wǎng)及行星網(wǎng)，創(chuàng)建低延時與高延時環(huán)境的中繼網(wǎng)關(guān)[30]。通過研究發(fā)現(xiàn)，在通信時延高、信道誤碼率大的深空空間環(huán)境中，數(shù)據(jù)傳輸只能通過逐跳（hop-by-hop）傳輸?shù)男问健?002年，Intel公司伯克利研究實驗室Fall等科學(xué)家首次提出了DTN的概念[31,32]，并于2007年公布了第一份體系結(jié)構(gòu)文檔——RFC4838[33]，針對DTN網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展目標，應(yīng)用背景和運行機制等給出了系統(tǒng)的說明，其網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)如圖2所示。圖2DTN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系結(jié)構(gòu)DTN網(wǎng)絡(luò)的核心是Bundle層[34]，它是一種面向消息的端到端的覆蓋層，位于傳輸層和應(yīng)用層之間，形成一個網(wǎng)絡(luò)覆蓋層。為了互操作性，Bundle層的命名采用統(tǒng)一的資源識別符，可用同樣的命名語法來封裝多種命名尋址模式。Bundle層提供了一種近似于網(wǎng)關(guān)（gateway）的功能，兼容底層各個協(xié)議，為它們提供了一定的互操作性。Bundle層分為3個子層，其中，應(yīng)用代理子層的功能是為Bundle層與應(yīng)用層提供接口服務(wù),Bundle層協(xié)議運行在協(xié)議代理子層，匯聚層則負責Bundle層協(xié)議與下層協(xié)議的協(xié)議轉(zhuǎn)換及接口處理工作，使Bundle層能夠獨立于下層協(xié)議之上[34]。DTN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議是以Bundle協(xié)議為核心構(gòu)建的，且兼容CCSDS及TCP/IP協(xié)議體系，包括以下協(xié)議。1)Bundle協(xié)議Bundle協(xié)議[35]由DTNRG提出，是一種覆蓋層協(xié)議，運行于Bundle層，主要功能包括：基于保管方式的重傳機制、處理鏈路時斷時續(xù)的情況、可利用預(yù)先設(shè)定、預(yù)測和隨機的鏈路連接、覆蓋層端綁定網(wǎng)絡(luò)終端標識符并形成網(wǎng)絡(luò)地址[36]。2016133-4

·56·通信學(xué)報第37卷圖3算法所需先驗知識與算法預(yù)期性能關(guān)系基于鏈路代價的路由協(xié)議要求在數(shù)據(jù)分組傳遞過程中，中繼節(jié)點首先需要對某一種或多種網(wǎng)絡(luò)先驗信息進行統(tǒng)計，并依照相應(yīng)準則計算出轉(zhuǎn)發(fā)鏈路代價函數(shù)，并以該結(jié)果決定數(shù)據(jù)直接轉(zhuǎn)發(fā)或繼續(xù)存儲在節(jié)點中直至找到合適的鏈路。通過考察兩節(jié)點間的鏈路通斷規(guī)律，文獻[48]介紹了以鏈路的最小評估期望時延（MEED,min-imumestimatedexpecteddelay）作為路由轉(zhuǎn)發(fā)的代價函數(shù)，在鏈路最小評估期望時延的計算時，節(jié)點不需要全網(wǎng)絡(luò)的先驗知識，僅根據(jù)本地信息進行計算，同時在中間節(jié)點處進行路由重算，以保證中間節(jié)點對機會鏈路的利用率。文獻[54]將以不同節(jié)點之間的分組轉(zhuǎn)發(fā)概率為每條鏈路的代價值，提出了PRoPHET路由協(xié)議，該算法基于節(jié)點之間的歷史相遇信息，網(wǎng)絡(luò)中全部節(jié)點需要統(tǒng)計并保存一段時間內(nèi)所有相遇節(jié)點的歷史信息，并以該信息為判據(jù)，制定相應(yīng)的路由策略。實驗結(jié)果表明，在網(wǎng)絡(luò)資源受限的前提下，其數(shù)據(jù)分組投遞成功率比傳染路由高約40%[54]。文獻[55]在PRoPHET路由協(xié)議的基礎(chǔ)上，針對節(jié)點短時間內(nèi)多次可見引發(fā)的鏈路代價值增長過快等情況，進一步優(yōu)化了路由策略，提高了PRoPHET路由協(xié)議在突發(fā)狀況下的性能。文獻[56]提出MaxProp協(xié)議，該協(xié)議利用最短路徑算法評估消息傳輸?shù)母怕食杀静ο⑦M行優(yōu)先級劃分，節(jié)點優(yōu)先傳輸隊列中優(yōu)先級高的消息，網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞時則刪除優(yōu)先級低的消息。文獻[57]對傳染路由算法、噴射等待路由算法、PRoPHET算法及MaxProp算法進行了比較，對4種算法的數(shù)據(jù)分組傳輸成功率（packetdeliveryratio）、傳輸代價（deliverycost）及平均數(shù)據(jù)分組傳輸時延（averagepacketdelay）進行了仿真實驗，結(jié)果顯示MaxProp算法具有更好的傳輸成功率及

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