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深空通信中基于DTN的传输协议研究

韩路  
【摘要】:随着世界上各主要大国在航天事业上的发展和竞争,星际网络和深空通信逐渐成为未来研究的热点之一。本文以深空通信为背景,对DTN(Delay/Disruption Tolerant Network,延迟中断容忍网络)和 LTP(Licklider Transmission Protocol,Licklider传输协议)进行了研究。本文首先介绍了 DTN为应对深空通信恶劣传输信道而采用的包裹层协议和汇聚层协议,随后重点分析了 LTP的特点和通信流程。通过对LTP、TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)、UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议)三种传输协议进行对比,为后文的仿真场景搭建和实验结果分析打下了理论基础。其次,选取地球与火星的通信作为一个典型的深空通信场景,搭建了 DTN仿真器实验平台。针对该场景下的链路特点,通过配置不同的链路有效时间和误码率,对基于LTP、TCP、UDP三种不同传输协议的DTN进行了仿真实验。实验结果表明,在传输延迟很大的深空通信中,LTP协议在数据吞吐率上的表现优于其他两种协议。但是LTP协议在长时间链路中断和高误码率的影响下,性能仍然会有大幅度下降。最后,为了提高LTP协议在深空通信条件下的性能,在仿真场景中增加一个空间中继器来对链路拓扑进行了调整。基本思想是在同等链路有效时间和误码率基础上增加数据路由选择性,以提高协议性能。实验结果表明,该方法在相同链路有效时间和误码率条件下能有效提高LTP协议性能和数据吞吐率。实验结果也说明,在将来的星际网络组网中通过优化网络资源配置可以大幅提高DTN协议性能和传输质量。


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