空天中繼網(wǎng)絡中基于網(wǎng)絡編碼的可靠傳輸研究.pdf

1、在用戶航天器和地面站之間的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)，能夠有效彌補地面網(wǎng)絡覆蓋范圍有限的問題，為接入用戶提供數(shù)據(jù)中繼服務，它在空天通信中扮演著舉足輕重的角色。但是，由于空天中繼網(wǎng)絡存在時延大、丟包率高等固有缺陷，使得實現(xiàn)空天中繼網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的可靠傳輸仍然是一個挑戰(zhàn)性問題。本論文針對該問題，研究并實現(xiàn)網(wǎng)絡編碼提高中繼衛(wèi)星鏈路傳輸可靠性的方法。
　　本文在分析現(xiàn)有提高傳輸可靠性的方法和空天鏈路特點的基礎上，研究網(wǎng)絡編碼的基本原理，并運用網(wǎng)絡編碼可靠傳輸

2、的思想，設計出一套適合空天網(wǎng)絡的傳輸協(xié)議。該協(xié)議將網(wǎng)絡編碼作為一個獨立的子層，加入到原有TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡層與數(shù)據(jù)鏈路層之間，該協(xié)議通過在網(wǎng)絡編碼層發(fā)送冗余包的策略來掩蓋TCP感知到丟包的發(fā)生，減少其進入擁塞控制的次數(shù)，從而提升TCP在空天網(wǎng)絡中的傳輸性能。為了進一步降低編解碼時延，本文對原有網(wǎng)絡編碼的組合方式進行優(yōu)化，設計出稀疏部分網(wǎng)絡編碼方案，通過減少對原始數(shù)據(jù)包的操作次數(shù)，有效提高了編解碼速度。當編碼窗口的大小為4、分代的大小

3、為50時，稀疏部分網(wǎng)絡編碼方案的編碼和解碼速度分別是部分網(wǎng)絡編碼的5.88和6.60倍。針對冗余效率不高的問題，本文設計了冗余因子的自適應調整算法，通過實時監(jiān)測信道丟包狀況來改變冗余因子的大小，從而控制冗余包數(shù)量，當信道丟包下降時，減少冗余包的數(shù)量，充分利用信道資源。
　　最后，通過搭建實際系統(tǒng)測試環(huán)境對本設計進行檢驗。在丟包率為1％，RTT為100ms，傳輸帶寬為100Mbits/s的條件下，我們的吞吐率仍能達到69.2Mbit