本文關鍵詞：深空通信網(wǎng)絡傳輸層協(xié)議研究

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【摘要】：隨著人類對太空的探索逐步從近地空間延伸到太陽系空間和宇宙空間,對深空環(huán)境的探測不僅使人類更加了解自身的生存環(huán)境,同時也推動著科學技術的不斷發(fā)展,深空探測需要解決的一項關鍵技術就是深空通信網(wǎng)絡。深空通信網(wǎng)絡不同于傳統(tǒng)信息傳輸網(wǎng)絡,具有鏈路頻繁中斷、傳輸距離遠、時延長等特點,這就要求對傳統(tǒng)的網(wǎng)絡通信協(xié)議重新修正乃至制定新的協(xié)議架構,才能保證深空通信信息的可靠傳輸。容延遲網(wǎng)絡研究小組DTNRG最早提出了延遲容忍網(wǎng)絡DTN的概念,是目前深空通信網(wǎng)絡的標準規(guī)范架構,在此架構的基礎上如何提升協(xié)議性能包括擁塞控制等是目前各國也是本文的主要研究內容。本文首先介紹目前用于深空鏈路的通信理論和關鍵技術,用來解決深空通信環(huán)境中出現(xiàn)的鏈路頻繁中斷、非對稱性和時延大的問題。并分析了DTN協(xié)議架構的包裹層協(xié)議和三種典型會聚層協(xié)議,其中重點分析了LTP傳輸協(xié)議的通信流程,從理論層面對三種協(xié)議的特性進行了對比,為下文的仿真場景搭建與系統(tǒng)模擬提供理論支撐。其次,選用比較有代表性的火星探測任務作為研究場景,針對地火通信鏈路的特點,通過STK軟件搭建地火通信鏈路仿真模型。在此基礎上對會聚層協(xié)議的性能進行仿真驗證,在地火模型基礎上對信道非對稱比、BER、鏈路中斷時間等特性指標對典型傳輸協(xié)議架構造成的影響進行了分析。結果表明在深空環(huán)境中LTP協(xié)議要比其余的兩種協(xié)議具有更高的吞吐量,但是由于LTP沒有擁塞控制機制,其性能還有很大的提升空間。本文針對LTP協(xié)議在深空通信網(wǎng)絡場景中的應用情況,明確了影響深空通信網(wǎng)絡性能的關鍵要素,重點分析了不同擁塞控制策略的適特點和存在的問題,并采用仿真驗證的方法進行了性能驗證。最后針對部分擁塞控制策略在DTN網(wǎng)絡中的應用情況,提出了一種混合篩選數(shù)據(jù)轉移存儲調整的算法來實現(xiàn)擁塞控制。其基本思想是通過將存儲壓力轉移給鄰接節(jié)點并重新規(guī)劃最優(yōu)傳輸路徑的方式完成數(shù)據(jù)傳輸,并對算法的性能進行驗證,結果表明,采用該算法時提升了數(shù)據(jù)投遞率,同時降低了丟包率。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院國家空間科學中心)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TN927

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本文編號：1278760