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空天地一体化网络抗毁技术与TCP协议的研究

作　者: 石幼莹
导　师: 虞红芳
学　校: 电子科技大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 一体化网络抗毁技术传输层协议设计
分类号: TN915
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 287次
引　用: 1次
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内容摘要

随着航天技术的不断成熟和地面互联网技术的快速发展,需要通过卫星连接远程地面互联网,建立空天地一体化的大范围覆盖网络。空天地一体化网络主要包含空、地两部分,地面传统的有线互联网与空中卫星网络通过空地链路进行通信。该网络的优点是通信距离远,容量大,可靠性高,而缺点在于通信延迟长,建设成本高,因此通常将空天地一体化网络应用于军事等数据交换量少,但可靠性要求高的领域。本文主要针对空天地一体网络的资源整合优化和抗毁性设计方面进行研究,根据其特点尝试设计了一种传输层协议。空地链路是为一体化网络空间段与地面段提供互联的唯一方式。空地链路使用激光传输数据,由于其信道带宽资源有限,且信道的可用性常受到天气、地形等因素的影响。对此有必要引入抗毁技术保证业务完成,同时,由于空地链路的信道故障通常具有区域效应(可能由地域性天气变化等引起),空地链路的保护与普通保护策略不同。本文提出在其他空地链路上预留资源,空地链路互相进行保护以实现抗毁,并参考共享风险组(SRG)的设计思想,提出共享风险基站组(SRSG)保护思想,及优化共享保护与容量分配策略的启发式算法(OSPBA算法),为网络中基站之间建立合适的保护关系,分配适当的容量,达到空地链路带宽资源整合优化,提高网络抗毁性的目的。仿真结果证明了OSPBA算法的有效性。一体化通信系统的发展趋于标准化,即将地面Internet延伸到航天器。由于空间和地面底层链路的差异,在链路层采用相同协议是不现实的,但可以在网络层采用IP技术屏蔽此差异。由于其空间段高传播延迟和高误码率的特性,在一体化IP网络上照搬地面Internet的传输层协议并不合适。本文提出提高一体化空间段链路资源利用率的传输层协议。分别针对一体化网络空间段高延迟和高误码率的特性,引入了分段连接(PEP)机制和TCP-Peach协议。结合这两种方案,本文设计出对一体化网络高延迟高误码率特性使用的传输层协议解决方案。仿真结果表明:新方案与原有状况相比,对业务在一体化网络中的运行表现有极大提升。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章概述  12-30
  1.1 选题的背景和意义简介  12-14
  1.2 一体化通信系统简介  14-28
    1.2.1 一体化通信系统的发展现状  17-25
    1.2.2 一体化通信系统的发展趋势与关键技术介绍  25-28
  1.3 本文的工作  28-29
  1.4 本文的结构  29-30
第二章空地链路抗毁技术  30-45
  2.1 研究背景  30-32
  2.2 问题描述  32-35
  2.3 OSPBA算法  35-41
    2.3.1 建立基站之间的保护关系  36-38
    2.3.2 容量分配  38-39
    2.3.3 容量分配与保护关系的进一步优化  39-41
  2.4 仿真结果  41-45
第三章适用于一体化网络的TCP协议设计  45-66
  3.1 背景  46-53
    3.1.1 TCP-Peach  47-50
    3.1.2 分段连接机制  50-53
  3.2 混合方案介绍  53-60
  3.3 仿真结果  60-66
第四章仿真实现  66-78
  4.1 OSPBA算法的C++仿真  66-69
  4.2 传输控制协议的OPNET仿真  69-78
    4.2.1 原TCP协议实现的关键数据结构简述  70-72
    4.2.2 实现TCP-Peach所作的改动  72-73
    4.2.3 实现分段TCP所作的改动  73-78
第五章全文总结  78-79
致谢  79-80
参考文献  80-83
个人简历  83-84
本文作者在攻读硕士期间发表、录用的论文  84-85
攻读硕士期间参加的科研项目  85-86

空天地一体化网络抗毁技术与TCP协议的研究

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