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CCSDS中SCPS协议研究

梁义  
【摘要】: 空间数据系统咨询委员会(CCSDS,Consultative Committee for Space Data System)致力于开发与航天测控相关的各种通信协议和数据传输规范;为适应空间通信环境,CCSDS推出了TCP/IP的改进版本SCPS(Space Communication Protocol Specification),意图实现航天测控网与Internet的互联;本文围绕SCPS协议栈开展了以下工作: 首先,鉴于相关中文文献较为缺乏,系统而详细地研究了SCPS协议栈。在综述大量英文资料的基础上,对SCPS协议栈中的SCPS-FP、SCPS-TP、SCPS-SP以及SCPS-NP协议机制作出了细致分析,对SCPS-FP和SCPS-SP协议的性能进行了初步评价,并对SCPS-FP和SCPS-SP协议的发展应用前景进行了探讨。 其次,研究了SCPS-TP协议在应对空间通信环境方面做出的改进和扩展,包括如何应对数据丢失、带宽受限和链路不对称等问题。并对SCPS-TP的扩展能力进行了深入研究。 本文提出了基于RTT预测的SCPS-TP协议改进方案。SCPS-TP协议在应用Vegas拥塞控制算法时,需要根据RTT的变化来改变拥塞窗口的大小;但空间网络拓扑不断变化,Vegas无法判断RTT变化是由于拥塞还是因为网络拓扑结构变化所致。本方案将BP神经网络应用到协议中,利用神经网络的学习预测能力来判断RTT变化原因,从而提高SCPS-TP的适应能力。仿真结果表明,该方案能够提高SCPS-TP协议的吞吐量。本文提出了基于网络状况分类的SCPS-TP协议改进方案。在嵌入了BP神经网络之后,SCPS-TP可以对网络通信状况进行分类,考虑了正常、拥塞和拓扑变化三种情况,据此决定拥塞窗口的变化方向。仿真结果表明,该方案对协议性能提升的效果更佳。 最后,描述了将BP神经网络嵌入到NS2仿真平台的移植过程,同时介绍了相关的仿真数据处理机制。


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