一种用于宽带卫星通信网络的跨层星上缓存管理策略

为提高基于星上ATM(asynchronous transfer mode)交换的宽带卫星通信网络的星上缓存资源的利用率,针对非实时数据业务,提出了一种跨层星上缓存管理策略--错误信元尾丢弃ECTD(erroneous cell tail drop).该策略把由信道引起的错误信元及后续的属于同一协议数据单元的无效信元丢弃.基于系统仿真,采用Goodput和有效吞吐量两种性能评估指标分析了ECTD的性能.结果表明,ECTD提高了星上交换机的业务传递效率以及下行链路的利用率,其对有效吞吐量性能的提高大于Goodput性能的提高.     

一种SDH和光纤上的新型混合数据传送协议及其性能

分析了SDH的混合数据传送方式,提出了一种变长分组和ATM信元在SDH的一个虚容器VC或光纤单个波长信道上混合传送的新方案,包括混合数据传送原理,变长分组传送的基本单位-通用组帧协议数据单元(UFPDU),混合协议数据单元(PDU)的定界、分离与识别等.该方案主要特色是提出的UFPDU标头与ATM信元标头的兼容性高,混合PDUs的定界、分离与识别简单,能有效地提高SDH或光纤单个波长信道的传输效率.计算机仿真了该方案的实时业务传送性能,指出了新协议的优缺点.     

一种改进的显式拥塞指示算法

首先仿真分析了ECN(Explicit Congestion Notification)协议RFC 3168网关的性能.研究表明,该协议中建议的平均队列长度超过门限上界时丢弃包的策略将导致网络吞吐量过低.如果改为标记包策略则可以显著提高吞吐量,但因此造成的长队列会增加系统的平均延迟,而且当负载持续增加时还可能导致不能成功建立连接。为保证高吞吐量、低延迟和连通的鲁棒性,提出一种名为LQRD(Long Queue Random Drop)的改进算法,该算法当平均队列超过队列上限时随机的丢弃分组.丢弃概率综合考虑到平均队列、路由器的缓存大小、链路容量和系统平均延迟等因素的影响,仿真结果表明其具有良好的性能.最后,我们给出并分析了该算法的解析模型.     

元胞机制下机坪机会网络缓存控制策略

针对机坪感知机会网络中节点缓存空间的限制导致的数据拥塞问题,提出元胞演化规则下机坪机会网络缓存控制策略(ACER).建立基于节点拥塞度的路由通信模型,对节点拥塞度进行判断,在拥塞度较低节点中进行基于概率的数据路由通信,对于拥塞度较高的节点使用元胞自动机的消息丢弃策略,有效地缓解了因数据拥塞产生的网络投递率低等问题,使节点负载均衡地进行数据传输.基于机会网络环境(ONE)仿真平台,采用天津滨海国际机场地图来进行试验,进行不同节点数量下、不同缓存空间下的算法性能分析.结果表明,在机坪网络仿真环境中,不同节点数量以及不同缓存空间下,相对DY、DL缓存管理策略,ACER投递率最高提高97%,网络开销最多可降低70%,并且传输时延具有一定程度的改善.     

K-窗口输入缓存ATM交换网的仿真

针对N×N端口内部无阻塞输入缓存ATM交换网络的队头(HOLHeadofLine)阻塞现象,该文采用称为K窗口输入缓存交换方式,并且对该交换方法进行了仿真分析.该方法在每一时隙内,依次检测输入缓存队列中前K个信元的目的地址,从中选择满足无阻塞交换条件的信元作为该时隙的交换信元,以减少HOL阻塞,从而提高互联网中该类ATM交换网络的信元通过率.当网络端口数N=512、窗口宽度K=14时,其信元通过率将达到90%以上.     

基于蚁群算法的星上ATM单组播并行交换结构

由于卫星通信具有带宽有限、时延受限、信道误码率高等特点,因而设计星上交换结构时必须尽可能降低交换时延,减少内部阻塞.同时,组播业务的广泛应用使得星上交换需要具备单组播并行处理能力.为此,提出一种基于蚁群算法的星上异步传输方式(ATM)单组播并行交换结构,并对此方案进行了分析和仿真.结果表明,该结构由于采用了蚁群算法和阻塞规避方案,实现了单组播并行处理,并有效改善了信元时延和信元丢失率等性能.     

一种P2P VOD系统的缓存部署及调度机制

提出一种新的数据缓存机制,通过利用空闲节点加入缓存、节目点播应用前进行缓存部署和基于视频源服务器的请求连接数进行缓存调度等机制优化系统整体缓存能力和缓存分布.实验仿真数据表明,此数据缓存机制能有效提高系统的缓存能力和整体性能.     

WPAN应用环境下IEEE 802.11b最优包长

为了提高WPAN应用环境下IEEE 802.11b的吞吐量,首先分析IEEE 802.11b DCF协议应用时的数据包传输时序,得到IEEE 802.11b系统的吞吐量性能与包长及包错误概率的关系,然后对WPAN干扰网络存在时包错误概率与PLCP服务数据单元(PSDU, PLCP service data unit)值之间的关系进行建模.在理论上证明了在一定的WPAN干扰强度下,IEEE 802.11b系统存在一个最佳的数据包长度,可以使得系统的吞吐量最大.在此基础上提出了WPAN干扰网络存在时的自适应包长方案.仿真结果表明,所提方案可以有效地提高网络吞吐量.     

一种Mesh路由缓存机制及其仿真

对于无线Mesh网络中的MGMP路由协议,在信道切换过程中,Mesh节点数据报文可能会因找不到路由或数据拥塞而导致数据丢失。为了解决MGMP路由协议在路由策略和数据拥塞方面存在的问题和不足,提出一种MGMP路由协议报文缓存机制,详细论述了MGMP路由缓存机制思想及其具体实现过程。同时,对这种带缓存的MGMP路由机制进行了NS-2仿真测试和性能分析。实验结果表明:这种支持报文缓存的MGMP路由协议,能够更好地适应信道动态调整,从而提高了Mesh网络的整体性能。     

重复数据删除中的无向图遍历分组预测方法

针对重复数据删除系统中存储容量受内存限制难以进行扩展的问题,提出了一种基于无向图遍历的重复数据删除分组预测方法.该方法将索引表保存在磁盘中,并在内存中维护索引表缓存,以此提高系统最大可支持的存储容量.对于索引表缓存命中率低、系统性能差的问题,采用了图遍历分组方法予以解决,根据数据块访问序列特征信息建立无向图并进行分析,基于分析结果对索引项进行分组,并以组进行缓存替换,从而提高缓存命中率和系统性能.实验结果表明,基于缓存预取原理和无向图遍历分组,在将缓存设置为索引表大小的10％时,重复数据删除存储系统最大存储容量比原有方法提高了7.5倍,缓存命中率由不进行索引项分组时的47％提高到87.6％.     

一种基于SDN技术的星载交换系统组网架构

为了解决目前星载交换系统中路由交换技术的协议开销大、信令复杂、服务质量(QoS)保障能力弱等问题,提出一种基于软件定义网络(SDN)技术的星载交换系统组网架构,对卫星通信SDN控制器和星载SDN交换机的系统结构和功能模块进行了初步设计,实现了星载交换系统控制平面与转发平面的分离,为进一步开展相关研究打下了基础。通过实验仿真,分析比较了SDN星载交换系统和传统星载交换系统的系统负荷和路由收敛时间。结果表明,SDN星载交换系统在降低星载计算能力需求和有效提高拓扑结构稳定性上具有明显优势,可以有效减少传统星载交换系统的有效负荷,优化卫星信道资源利用率,提高卫星通信网络的QoS保障能力。     

空间站空间传输链路带宽分配算法

针对星上资源的限制问题,提出了多节点空间站空间链路带宽分配算法。首先,将中继卫星等效为一个缓冲区容量和服务速率有限的基本型（stochastic fluid model,SFM）节点,建立了由空间站节点和具有星上处理能力的卫星节点构成的串型SFM节点链模型（serial multi-nodes SFM,SMSFM）;以此为基础,建立了考虑星上传输能力约束的带宽资源分配模型,运用无穷小摄动分析方法和随机逼近理论,提出了相应的带宽资源分配算法;最后,通过仿真实例验证了带宽分配算法的性能。仿真结果表明,该算法能够较好地逼近业务流的实际带宽需求,能够有效提高网络的带宽资源利用率。     

基于TOPSIS的卫星数传调度策略评价方法

卫星数传调度策略评价是一类多属性决策问题。对调度策略的选用和提升有重要的理论意义和实际价值。在介绍了卫星数传调度模型和调度策略原理的基础上,构建任务调度实例,获取了调度方案和算法运行的数据。根据所建评价指标体系,应用TOPSIS法综合评价卫星数传调度策略。评价结果表明,STK/Scheduler的五种调度策略的求解能力和适用范围存在较大差异。基于TOPSIS法对卫星数传调度策略进行评价,具有一定的可行性和科学性,能够为调度策略的选择提供参考依据。同时对复杂调度策略的评价有借鉴作用。     

卫星通信中的一种改进LDPC译码算法

在采用LDPC编码的再生转发卫星通信中,取消星上编译码可降低转发器的负载,但地面接收终端的标准MP算法难以精确估计比特后验概率,从而影响LDPC译码器的性能。本文研究地面接收终端精确估计比特后验概率的算法。首先建立再生转发卫星通信模型,分析并给出比特后验概率估计问题产生的原因,然后采用概率论的方法进行理论推导,给出精确估计比特后验概率的算法。Matlab仿真结果表明,在上下行链路载噪比相等、误比特率为10-5时,改进算法可获得0.7 dB的增益。在星上无编译码的再生转发卫星通信中,改进算法可用来提高地面接收机的译码性能。     

嵌入式Linux与ARM环境下图像采集与显示

SpaceWire是当前航天总线中的前沿技术,传输率大,可靠性高,可以作为构建我国新一代空间数据网络的选择.作为SpaceWire总线系统演示测试研究的一部分,本文基于嵌入式Linux系统与ARM的开发平台,利用CMOS摄像头仿真星载电子系统中的图像采集单元,提出了该平台上实现图像的采集与显示的一种方法,有效提高了采集和显示的效果,并详细介绍了此种图像采集方法的实现过程.运行结果表明,SpaceWire能有效地实现图像传输,在卫星在轨数据系统中可以用于提高总线数据传输的带宽.     

北斗卫星整网集中式自主定轨算法研究

由于分布式定轨算法只能得到局部次优解,为进一步提升北斗卫星自主导航算法精度,对北斗卫星整网 集中式定轨算法在轨实现方法进行研究。设计了基于推广卡尔曼滤波算法的整网集中式定轨算法及其在轨实 现流程,并利用北斗卫星上的龙芯1E300 处理器对算法精度及工程可行性进行了评估。仿真结果表明,整网集 中式算法精度优于分布式导航算法。且通过在龙芯1E300 处理器上仿真验证可知,集中式导航算法已具备星 上使用条件。     

Reverse Detection Based QoS Routing Algorithm for LEO Satellite Constellation Networks

A reverse detection based QoS routing algorithm was developed based on the dynamic topology of low earth orbit (LEO) satellite constellation networks. This distributed algorithm has very low computational complexity, so it is suitable for on-board processing. This algorithm improves the autonomous operating capability and throughput of satellite networks. Simulations show that the algorithm has better performance than the static sequent snap shots algorithm with acceptable low overhead signaling.     

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…     

小卫星星载计算机系统可靠性设计与分析

小卫星要求星载计算机系统可靠性高，重量轻，体积小，功耗低，针对“探索－1”立体测绘微小卫星（SMMS）的特殊性，设计了将集中控制与分布控制集于一身的星载计算机系统，并基于马尔可夫模型对其可靠性进行了分析。