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深空通信协议研究与仿真

贾源昊  
【摘要】:随着航天事业的发展,星际网络的深空通信协议逐渐成为研究的热点。本文是以星际网络通信环境为背景,研究了在延迟容忍网络(Delay Tolerant Network,DTN)中的数据链路层高级在轨系统(Advanced Orbiting System,AOS)协议和传输层LTP(Licklider Transmission Protocol)协议。 深空网络的通信环境往往具有以下特点:传输距离遥远,传输延时极大;链路具有间歇性,时间覆盖率较低;接收信号的信噪比极低,误码率高;上/下行链路速率不对称;通信设备的硬件和软件设计受到重量、尺寸、功率和造价等因素的严格限制。因此,使得传统的陆地数据链路层协议和TCP/IP协议几乎无法在深空环境下建立正常通信。 本文针对深空通信协议,从以下几个方面展开研究: 1.根据空间数据系统咨询委员会(Consultative Committee for Space DataSystems,CCSDS)提出的一系列协议,重点介绍与研究链路层AOS协议,并使用OPNET仿真软件对AOS协议在深空环境下的性能进行评估与分析。 2.根据RFC5325、RFC5326、RFC5327等建议书,从整体上介绍传输层LTP协议的功能,并重点对其通信过程进行详细介绍。 3.根据以上RFC的具体细节,以火星通信环境为背景,使用OPNET仿真软件对LTP协议进行建模与评估。仿真结果表明,LTP在深空通信环境中能支持多个会话的同时进行,能对重要数据进行可靠传输、对次要数据进行尽力传输,并可通过选择ARQ保证可靠性。 本文的研究成果有助于完善深空通信协议,为深空网络的发展奠定了理论基础、提供了可行性参考,具有较高的理论意义和实用价值。


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