基于天地一体化网络架构的临近空间接入网协议设计与研究

天地一体化网络是一个天、空、地多种网络组成的复杂异构网络,其中临近空间飞行器具有灵活性强、载荷大、运营维护成本低、滞空时间长等特点,是天地一体化网络中不可或缺的一部分.但在当前主流网络架构设计中,对临近空间飞行器研究定位不足,也没有结合应用对其协议架构进行针对性分析.提出了一种基于天地一体化网络体系架构的临近空间接入网,可以根据需要在热点区域或应急情况下临时布设,具有很大灵活性,能作为卫星系统的有效补充.给出了分层自治域网络模型,分析了临近空间接入网典型应用,从实际应用需求出发对网络层、数据链路层和物理层进行了协议设计.网络层采用分层结构网络,通过网络分群,可以最优化网络资源利用,实现动态组网.数据链路层结合物理层进行一体化设计,将信道划分成两部分,分别采用SPMA(Statistical Priority-Based Multiple Access)协议和DTDMA(Dynamic Time Division Multiple Access)协议,保证不同业务的QoS(Quality of Service)需求.     

面向6G的星地融合一体化组网研究

面向6G的星地一体化网络通过卫星网络与地面网络的优势互补、紧密融合,将扩大网络覆盖范围,提升网络整体效率,从而实现全球立体无缝覆盖网络.概述了星地融合网络发展现状及趋势.分析了星地融合网络发展路径,从过去的业务融合到现在的体制融合再到未来的系统融合.指出了面向6G的星地融合一体化组网中网络架构、空口传输、组网方式以及频率管理方面存在的挑战以及未来可能的发展方向.     

卫星网络中基于阻尼反馈机制的自适应可靠传输协议

本文提出了一种基于阻尼反馈机制的自适应可靠传输协议(SATP,Adaptive Transport Protocol in Satellite Networks).该协议采用带有滤波的带宽估计算法,引入阻尼阈值参数,设计了一种自适应的拥塞避免机制,针对不同带宽时延和不断变化的网络情况,自适应的调整传输策略,解决了传统可靠传输协议在高带宽时延积的卫星网络中不能充分利用带宽,且不能适应卫星网络时延抖动和卫星相对运动的问题.最后,通过软件和硬件结合的方式搭建卫星网络仿真平台进行协议性能测试,实验结果表明SATP协议在卫星网络中可保持较高的吞吐量,较之经典卫星传输协议最高可高出46%,且拥有较好的公平性.     

卫星网络传输控制协议研究

标准传输控制协议(TCP)直接用于卫星网络,由于其不能够区分丢包和慢启动的长时间需求等导致协议的非适应性.在分析卫星网络影响协议性能因素的基础上,总结了当前针对这些因素造成的不利影响所增加的额外技术,并对现有提高卫星网络TCP性能的方法进行了分类总结,比较了这些TCP的特点,最后指出了卫星网络TCP的未来研究策略和发展趋势.     

天地一体化信息网络域间路由协议NTD-BGP

天地一体化信息网络是中国"科技创新2030"的重要项目,也是未来互联网发展的重点方向。域间路由协议是实现天地一体化信息网络中各类卫星网络与现有地面网络有效融合的关键,然而,卫星网络具有网络拓扑高动态的特性,使得现有域间路由协议的部署面临巨大挑战。该文在现有普遍应用的域间路由协议BGP(border gateway protocol)的基础上,提出了一种网络拓扑解耦的边界网关协议NTDBGP。NTD-BGP引入独立于物理拓扑变化的域间邻居发现机制和主动路由更新模块,结合卫星运动的可预测特性,解耦网络拓扑与域间邻居关系和路由更新之间的映射关系,实现低开销、高稳定的域间路由。试验结果表明:NTDBGP在维持域间邻居关系、减少路由更新时间以及保持网络稳定性等方面明显优于传统BGP。     

卫星因特网接入TCP/IP协议的改进与发展

因特网的发展对带宽的要求越来越高 ,现有的地面网络远远不能满足用户的需求 ,交互的、高速的、和因特网结合的新一代卫星通信网络是目前研究的热点。该文分析了传输控制协议 (TCP)的运行机制 ,以及它在高延时带宽积和高突发误码率的卫星信道上传输效率低下的原因。按照从链路层到应用层的分类方法 ,对目前提出的众多对 TCP协议改进方案进行了描述 ,并对各种方案的特点作了简单总结。作为地面网络的补充 ,卫星网络已经成为因特网的重要部分 ,针对卫星网络进行的 TCP协议改进也必将成为未来因特网协议的一部分     

卫星通信网中TCP加速技术研究

当传统TCP协议应用于卫星网络时,面临各种问题,包括:卫星信道的高传输延时,较大的误码率,带宽不对称等.对卫星信道的特点对TCP性能的影响进行了分析,总结了当前在卫星网络中改善TCP性能的一些措施,并对一些改进的TCP拥塞控制策略进行了性能仿真.最后针对TCP加速技术的研究给出了建议.     

星地融合网络中的流量卸载研究

卫星网络与地面网络融合,可以拓展网络覆盖范围、提高网络灵活性以及提升网络资源利用率.针对地面网络流量激增带来的网络拥塞、传输时延长、数据吞吐量低等问题,从网络架构、流量卸载方案、流量卸载决策等3个方面对星地融合网络中的流量卸载进行了研究.从网络架构来看,未来通信网络正逐渐走向卫星网络和地面网络融合的一体化网络;从流量卸载方案来看,星地融合网络中流量卸载的关键技术主要包括软件定义网络、网络功能虚拟化、移动边缘计算以及星间链路协作;从流量卸载决策策略来看,分别基于时延、能耗和吞吐量分析归纳总结了几种主流流量卸载决策策略;指出了星地融合网络中流量卸载研究存在的主要挑战及下一步的潜在研究方向.     

一种宽带卫星网络路由协议

结合宽带卫星网络系统的特点 ,提出了一种宽带卫星网络路由协议SARP(SatelliteNetworkAdaptiveRoutingProtocol) ,着重介绍了SARP工作范围、主要设计思想及实现 .通过仿真测试了SARP的性能 .结果表明 ,在宽带卫星网络环境下SARP比传统的链路状态协议L S的性能有明显改进     

空间骨干网络体系架构与关键技术研究

空间骨干网络是由天、空、地中大型骨干节点组成的综合性一体化网络,是构建空间信息网络的核心支撑。在介绍了欧美关于空间信息网络研究现状的基础上,分析了空间骨干网络的相关特性和总体需求,提出了整个网络的体系架构和协议框架;该网络可划分为天基、空基和地基骨干网络3部分,各层以IP技术为基本协议架构,通过星间、星空、星地、空空、空地和地面链路实现互联互通;重点研究了基于多层卫星网络的天基骨干网络以及基于无线Mesh的空基骨干网络;最后,探讨了空间骨干网络的组网结构、路由协议、数据传输、异构兼容、网络管理等多项关键技术。对未来空间骨干网络构建具有一定的参考意义。     

基于卫星协作的空间信息传输技术研究综述

随着人们对空间信息高速传输的需求与日俱增,基于卫星协作的空间通信网络被广泛用于远洋通信、紧急救援、航天器跟踪、深空探测等领域。针对网络结构复杂、拓扑动态、传输质量不稳定等特性,以及由此产生的传输时延长、误码率高、连通性差等问题,从网络架构、协作策略、工作频段等3个方面对基于卫星协作的空间信息传输技术进行了研究与展望。从网络架构来看,未来空间通信网络正逐渐走向多层立体化网络,结构将向更为灵活的空间自组织网状网络结构演变;从网络构成要素来看,具有星间链路和星上处理功能的协作卫星将日益成为未来空间通信网络的最基本且最重要的构成要素。同时,通过分析不同的协作策略以及工作频段可以看出：基于高频段的空间信息自适应传输及跨层联合优化将会成为保障空间信息可靠有效传输的主要手段,也将是实现未来空天地一体化通信的重要技术途径。     

An Emulating Environment for Network Management of Space Network

0Introduction Thespacenetworkiscomposedofconstellationsofsatel lites,whichisthebackboneofthespaceoperationsys tem.Allkindsofaerospacecraftscanaccessthespacenet work.Themanagementofthespacenetworkisdifferentfrom thatoftheterrestrialInternetwhichistheintegrationofthenetworkmanagementsystem,thesatellitetrackingandcon trollingsystem,andthemissionschedulingsystem.TheSNM(SpaceNetworkManagement)involvesmonitoringthenet workstatus,monitoringtheworkingparametersofinstructsonboard,andschedulingtheres…     

基于神经网络算法的 ICN 网络传输控制研究

随着全球数字媒体的深刻变革,互联网用户关注的重点逐渐向如何快速获取信息转移,而不关注信息的存储位置。现在的 TCP／IP 网络协议架构却无法适应当今内容应用需求的迅速发展。为了适应这一互联网的转变,以信息为中心的新型网络架构信息中心网络（information-certric networking,ICN）受到了广泛关注。网络时延的动态变化反映了网络路径的负载特征,对时延的精确预测是实施网络拥塞控制、路由选择的重要依据。在 ICN 中,由于网络缓存机制导致时延的不确定性,为网络传输控制带来了挑战。通过对 ICN 网络的经典架构命名数据网络（named data networking,NDN）网络时延模型进行建模,采用了神经网络算法进行时延预测,设计了基于预测时延的转发策略机制,创新地在 NDN 网络组件转发信息表（forwarding information based,FIB）上新增接口信息 Stat,以实现转发路径的动态选择。仿真结果表明,该设计机制能够有效地提升网络传输控制性能。     

空间信息网络的改进路由算法研究

研究了空间信息网络的拓扑结构和路由特点，对网络的星间链路长度和覆盖性能进行了分析。针对空间信息网络的特点对现有算法进行了改进，并加入一些优化措施，从而形成一种新的适用于空间信息网络应用的动态路由算法，该算法能够找出任意两颗卫星间通信的最佳路径集合，同时能够在链路质量容许的情况下，尽量避免通信链路切换的发生，从而较大地提高了系统性能。通过仿真和分析表明该算法提高了系统性能，降低了切换概率，增加了链路的可靠性，且相对付出的链路代价较小。     

天地一体化网络研究进展与趋势

 空间网络在覆盖范围和移动接入等方面与地面网络具有极强的互补关系。随着地面互联网、移动通信网络和空间网络的业务逐渐融合,近年来通过采用互联网技术实现空间网络与地面网络在协议体系层面的一体化融合演进,从而构建覆盖全球的天地一体化网络,不仅是网络技术的发展趋势,也是国际互联网巨头争夺的焦点,更与中国的全球化国家战略密切相关。通过对以卫星通信系统为代表的空间网络及其协议体系结构的研究现状及发展趋势的分析,归纳了天地一体化网络的体系结构、组网结构以及路由、端到端传输、安全控制等关键技术的研究难点和发展趋势,并提出了相应的研究思路和设计方案建议。     

SUMO平台下多种车辆跟驰模型的仿真对比分析

车载网是一种以车辆为通信节点的无线自组织网络,旨在实现车与车、车与基础设施之间的数据通信.车辆的高速移动性易引起网络拓扑结构的变化,进而降低数据包的传递率和路由协议的工作效率,甚至导致信道中断.目前,对于车载网通信协议和应用的研究主要借助仿真平台模拟实现,平台内嵌的车辆移动模型性能对协议的分析和研究至关重要.首先,对Simulation of Urban Mobility(SUMO)平台下常用的6种车辆跟驰模型进行了详细的描述;其次,分析并引入影响移动模型性能最明显的3种因素;最终,依托城市道路交通环境,通过设置不同的模拟场景对比分析了在不同跟驰模型作用下的车辆密度、车辆平均速度和道路占用率3个指标.详实的实验结果表明,Krauss模型具有最优异的性能.此外,通过仔细观察单个车辆的跟驰行为从微观上揭示了各模型的工作原理.     

一种面向宽带多媒体通信卫星网络管理系统

分析了传统通信卫星系统的特点,提出了一种新型的宽带多媒体通信卫星网络(MCSN)拓扑结构,设计了适用于这种网络的网络管理体系结构.引入了适用于卫星网络管理的多元化网络管理协议(MNMP),克服了传统网管协议对于卫星网络的不适应性.提出了网络管理系统方案及其信息流程,在ATM层上定义了网络管理信道,确保网管信息快速、准确的传递,保证网管功能的实现.基于卫星网络仿真平台完成了宽带多媒体通信卫星网络管理演示验证系统的设计与实现,验证了这种网管系统的可行性.     

卫星综合信息网的研究

航天技术、通信技术、和卫星技术的发展,使卫星综合信息网的建立成为可能·以星座模式为核心的网络结构渐渐成熟·卫星综合信息网是由太空中不同轨道和功能的卫星互联成网,通过太空和地面的网关联结到地面的互联网络而组成·提出了一种卫星综合信息网的概念,分析了结构和功能的特点,研究了网络结构体系和积极的网络管理,得到了卫星综合信息网的总体性能的模型     

卫星综合信息网资源管理模型及其实现

在分析网格技术采用的资源管理方法的基础上,针对卫星综合信息网网络特性及其动态分层的卫星网络管理体系结构,提出了卫星综合信息网资源管理的体系结构,并设计和实现了基于XML描述的资源管理系统原型·在该结构中,资源管理功能基于管理域的动态划分,形成了由核心资源管理器和本地资源调度器构成的层次式结构,对静态资源与动态资源分别处理·基于XML对资源进行描述,用C++语言实现了资源管理系统,该系统可以与卫星综合信息网网管系统结合,作为其中的一个重要功能·     

全分布式软件定义网络架构在无人集群系统中的应用

无人集群是未来的发展趋势之一,它需要可靠稳定的通信网络实现内部互联互通,为复杂的集群行动提供有效的信息传输渠道.为组成该网络,满足集群特点和需求的网络架构是关键.首先,本文提出了一种适用于无人集群的全分布式软件定义网络架构,论证了其全分布、无中心、实时性强、架构动态和可扩充等诸多优点;其次,介绍了全分布式软件定义网络架...