深空通信數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、深空通信網(wǎng)絡(luò)與地面網(wǎng)絡(luò)在物理環(huán)境特性和信息傳輸業(yè)務(wù)需求上有著很大的不同,面臨著鏈路可靠性傳輸以及端到端有效性傳輸?shù)榷喾矫娴奶魬?zhàn)。隨著深空探測(cè)范圍的增大、通信傳輸距離趨近極限,最直接的影響是能量損耗以及傳播時(shí)延的增加。近年來(lái),隨著深空探測(cè)通信距離的日益增加,導(dǎo)致路徑損耗進(jìn)一步增大,使用傳統(tǒng)的 TCP/IP協(xié)議的傳輸效率很低,甚至無(wú)法有效建立端到端的TCP連接;同時(shí),巨大的通信傳播時(shí)延和鏈路易中斷的特點(diǎn)使得基于反饋重傳方式的傳輸協(xié)議等待時(shí)間

2、較長(zhǎng)且頻繁中斷,嚴(yán)重影響了通信質(zhì)量。因此,如何在大損耗、超遠(yuǎn)距離的空間環(huán)境下實(shí)現(xiàn)更加有效的信息可靠傳輸是深空通信亟待解決的關(guān)鍵難題。
　　本文首先在Ka波段的信道條件下,通過(guò)對(duì)地面站天氣狀體進(jìn)行預(yù)測(cè)建模,結(jié)合預(yù)測(cè)模型改善傳統(tǒng)CFDP協(xié)議的傳輸機(jī)制。與X、C等其他波段相比,Ka波段具有的最大優(yōu)勢(shì)是可用頻段寬,這在當(dāng)今日益短缺的空間通信頻段資源的情況下,無(wú)疑是未來(lái)深空信息傳輸頻段的必然選擇。但是,Ka波段的重要特點(diǎn),同時(shí)也是選擇這一波

3、段的缺點(diǎn)是 Ka波段收到大氣層天氣影響導(dǎo)致的信號(hào)衰減較大,極大的影響了通信系統(tǒng)的工作效率。同時(shí),由于深空通信自身物理環(huán)境的特點(diǎn)(傳輸路徑長(zhǎng)、傳輸時(shí)延大等),CCSDS空間委員會(huì)針對(duì)于深空探測(cè)提出了以否定指令重傳為基礎(chǔ)的CFDP協(xié)議,但仍存在許多缺陷,需要多方面完善。綜合以上兩點(diǎn),本文設(shè)計(jì)一種可以抵抗 Ka波段信道天氣影響的改進(jìn)型的CFDP協(xié)議,即選擇等待CFDP協(xié)議,將天氣狀態(tài)預(yù)測(cè)模型與協(xié)議傳輸機(jī)制有效結(jié)合。通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)論證,在地-火文

4、件傳輸過(guò)程中,選擇等待CFDP性能相對(duì)于傳統(tǒng)的CFDP協(xié)議在文件傳輸時(shí)延上的性能較好,可以有效提高深空傳輸層協(xié)議的有效性。另外,考慮到未來(lái)面向深空探測(cè)的星際互聯(lián)網(wǎng)( IPN, InterPlaNetary Internet)的發(fā)展,及長(zhǎng)時(shí)延、高誤碼率、非對(duì)稱帶寬以及間歇性等空間鏈路特點(diǎn),將延遲容忍網(wǎng)絡(luò)(DTN,Delay Tolerant network)引入到深空通信中來(lái)。文章先討論了LTP協(xié)議(Licklider Transmiss