深空信道模型、中继网络架构和通信传输协议的课题技术总结

研究了空间通信领域中的CCSDS协议和DTN协议,对CCSDS协议栈中的CFDP协议和DTN协议栈中的LTP协议、BP协议进行了深入的分析,提出了基于渗流的深空通信传输协议;完成了火星探测器通信模拟器、火星中继卫星通信模拟器、地面站通信模拟器和地面控制中心通信模拟器的硬件设计;搭建了支持1个火星探测器、3颗火星中继卫星、2个地面站和1个地面控制中心的深空通信演示验证系统。     

基于CCSDS的空间通信系统数据保护策略研究

本文参考CCSDS提出的空间通信安全协议需求,分析了传统数据加密算法的优缺点,并针对空间通信环境信道暴露、覆盖范围大及带宽资源有限等特点,将对称加密算法与非对称加密算法混合使用,设计了一种保证空间数据安全传输的数据保护策略。     

CCSDS-TC协议安全技术分析研究

由于空间链路固有的开放性,国际空间数据系统咨询委员会(Consultative Committee for Space Data Systems,CCSDS)建立的空间数据系统面临着窃听、篡改、伪装等安全威胁,因此研究CCSDS空间数据系统链路层的安全协议和安全技术十分重要.研究基于CCSDS空间通信系统链路层遥控(Telecommand,TC)协议采用的加密、认证及认证加密等安全技术,分析了TC协议为用户提供的服务,TC使用的协议数据单元和协议执行规程,研究了空间数据链路安全(Space Data Link Security,SDLS)协议为CCSDS链路协议提供的加密、认证和认证加密等安全服务的原理和协议执行规程,并利用OPNET网络仿真平台对使用SDLS协议的TC协议的协议规程进行了实现与仿真,验证了通过SDLS协议将安全技术应用于TC协议的正确性和可行性.结果表明,SDLS协议采用的加密、认证及认证加密等安全技术可以为CCSDS链路层的协议提供安全防护,为真实的空间通信网络的通信安全提供技术支持和重要保障.     

基于FPGA的IP over CCSDS协议中长帧拆分的实现与仿真

在借鉴IP over CCSDS(consultative committee for space data systems)space links等相关建议的基础上,就TCP/IP协议和CCSDS AOS(高级在轨系统)空间数据链路协议之间的转换,提出了一种基于FPGA(field-programmable gate array)的IP over CCSDS协议长帧拆分算法的设计实现方法,并给出了仿真验证结果.     

分布式微机NC系统中的通信技术

提出一种用于ＣＡＤ系统与ＣＡＭ系统之间信息交换的通信协议，该协议是面向字符型的半双工通信协议，在该协议中定义了完整的帧格式、帧响应方式及采用了差错控制策略，采用一种总线协议用在各多主微机之间进行数据通信。利用该协议，“资源共享”技术得以实现。     

一种基于B/S架构的卫星网络管理系统的设计与实现

为了适应空间通信链路和卫星节点实体误码率高、延迟高、动态拓扑、承载业务多样等的特性,本文在基于SNMP该进的卫星网管协议的基础上,提出一种基于B/S架构的卫星网管系统,并大体介绍其设计和实现过程.     

基于SCPS-SP的空间通信加密策略优势分析

IPsec与SCPS-SP安全协议都能够保证空间数据的安全传输,而SCPS-SP的主要特点是追求最佳比特率和最小的通信开销,它的优势是使用在通信资源受到严重限制的空间通信系统中。本文将DES与RSA混合加密算法应用于空间通信系统,通过比较IPsce与SCPS-SP对系统性能的影响,验证了SCPS-SP应用于空间通信系统的优势。     

一种基于快速否定应答的空间网络文件传输协议

针对空间网络中存在的高误码率、长延时、链路速率非对称等问题,提出了一种基于否定确认机制的远程文件管理协议(remote file process protocol,RFPP)协议。RFPP协议采用了信令纠错、否定确认(negative acknowledgment,NAK)快速重传和NAK帧结构压缩等机制,分析表明RFPP比CCSDS文件传输协议(CCSDS file delivery protocol,CFDP)具有更高的传输效率。在低轨卫星非对称链路仿真场景下,RFPP比CFDP的效率提高了7.6%。RFPP协议已成功应用于灵巧通信试验卫星,实测信道利用率大于90%。     

分布式微机NC系统中通信技术

提出一种用于ＣＡＤ系统与ＣＡＭ系统之间信息交换的通信协议，该协议是面向字符型的半双工通信协议，在该协议中定义了完整的帧格式、帧响应方式及采用了差错控制策略。采用一种总线协议用在各多主微机之间进行数据通信。利用该协议“资源共亨”技术得以实现。     

基于临近空间通信网络混合业务的MAC协议

在临近空间通信网络中,不同的业务共享带宽有限的无线信道,因此,需要设计一种简单有效的MAC协议,以便在保障业务服务质量的同时提高信道利用率.文中提出了一种用于支持混合业务的临近空间通信网络MAC协议.通过对帧时隙进行最优划分组合、业务分离和业务优先级判断,协议很好地支持了语音、数据和实时变速率(rt-VBR)视频混合业务.仿真结果表明,该协议在保证各种业务服务质量的同时最大信道利用率达到85%.     

深空通信中基于中继选择的文件传输协议

针对深空通信传播时延大、误码率高以及链路间歇性中断的问题,提出一种基于中继选择的深空文件传输协议。该协议将文件传输过程分为跳到跳发送和端到端重传2个阶段。在发送阶段,提出一种中继选择算法,通过分析天体运动规律选择合适的中继节点,并结合深空链路信道特点,分析链路丢包率和信道增益的关系,选择最优中继链路逐跳进行传输,降低丢包率进而减少重传次数;在重传阶段,目的端对数据包进行校验和检查,丢失的数据包通过端到端链路进行重传,保证文件的可靠传输。仿真结果表明,当端到端误码率大于10－5时,所提协议能有效减少重传次数,进而降低传输时延。在误码率为10－3时,与空间数据系统咨询委员会（consultative committee for space data systems,CCSDS）提出的文件传输协议（CCSDS file delivery protocol,CFDP）相比,该协议的传输时间缩短了40％,能较好地适应深空通信环境。     

基于协议分析状态机的入侵检测系统

协议分析状态机是提高协议分析正确性的重要保证。将其应用于入侵检测系统是一个新的研究应用方向。协议的形式化描述工具有穷状态自动机、通信有限状态自动机。在此基础上重点讨论了使用协议状态机分析入侵事件的相关算法及流程，设计了基于协议分析状态机的入侵检测系统的总体框架，提出了该状态机的面向对象的模型，使该系统具有良好的可扩展性和通用性。测试结果验证了这一思想的正确性和有效性。     

临近空间飞行器在空间通信中的应用

临近空间飞行器凭借其突出的优点,在空间通信方面有着广阔的应用前景。本文在分析临近空间飞行器的分类方法和各自特点的基础上,论述了多种临近空间飞行器作为通信平台的优缺点、通信栽荷的选择与发展方向和临近空间通信平台的应用方法。通过介绍国际上,特别是美国在临近空间通信系统研究应用方面认识与发展的历程,和近年来主要军事大国在临近空间通信平台方面所进行的试验与研究的进展情况,得出了我国发展,临近空间通信系统的必然性和可行性。     

带宽优化的深空快速文件传输协议

针对目前深空文件传输协议可靠传输服务中存在的文件传输时延较长或带宽利用率较低的问题,利用CCSDS文件传输协议(CCSDS file delivery protocol,CFDP)在延迟NAK模式下(deferred NAK)的文件传输时延随协议数据单元(protocol data unit,PDU)长度减小而递减的函数关系,通过优化文件重传阶段的PDU长度,实现高带宽利用率下的文件快速传输. 理论分析和仿真结果表明,在典型的地球-火星通信场景下,本文提出的文件传输协议与CFDP协议相比可以以小于1%的通信带宽为代价缩短文件传输时延约12%,与RSFDP协议相比可以在文件传输时延增加约15%的条件下将通信带宽降低约3%.      

基于协议分析状态机的入侵检测系统

协议分析状态机是提高协议分析正确性的重要保证，将其应用于入侵检测系统是一个新的研究应 用方向，协议的形式化描述工具有穷状态自动机。通信有限状态自动机。在此基础上重点讨论了使用协议 状态机分析入侵事件的相关算法及流程.设计了基于协议分析状态机的入侵检测系统的总体框架，提出了 该状态机的面向对象的模型，使该系统具有良好的可扩展性和通用性，测试结果验证了这一思想的正确性 和有效性。     

防空C3I通信网络的体系结构研究

针对当前C^3I系统的现状，基于开放系统互连／基本参考模型提出了防空C^3I通信网络的链路维护层，网络传输层和信息表示层的三层模型。接着对每一层传输协议进行了分析，提出了相应的设计方法，同时重点讨论了网络传输层的功能和实现方法。给出了适用于防空C^3I通信网络的路由选择协议。     

深空通信中基于Turbo码的混合ARQ方案

为解决把空间数据系统咨询委员会（CCSDS）推荐的Turbo码直接用于深空通信基于小波变换的图像压缩数据纠错效率低的问题，提出了一种适合于其传输的混合ARQ方案。它是根据图像小波变换后数据重要性不同的特点，利用CCSDS推荐的用于深空通信的Turbo码本身的纠错性能，并充分结合了不同混合ARQ方案的优点提出的。通过与不同混合ARQ方案的FER和系统吞吐量的性能仿真结果比较分析表明，该方法由于充分考虑了深空通信本身的特点。因而在满足数据容错性要求的同时，提高了传输效率。     

空间通信中可变长数据帧协议探讨

本文介绍了CCSDS通信协议的结构、主网模型、业务类型及技术特征,研究了CCSDS协议中的两级多路复用机制,即在虚拟信道链路控制（VCLC）子层实现的包信道复用及在虚拟信道存取CVCA）子层实现的虚拟信道复用。     

智能家居网络的串口通讯实现方案

目的 提出一种智能家庭网关与信息家电之间的串口通讯方案，设计一套基于RS-232的串口通讯协议。方法针对嵌入式系统在智能家居系统中的应用特点，参考电子控制领域通用的Modbus协议，并用C语言编制相应的串口通讯软件。结果建立了基于RS-232的串口通讯模型，实现了智能家庭网关与模拟节点之间的相互通讯。结论该智能家居网络的串口通讯方案是完全可行的。     

基于Linux的UPnP协议栈结构分析及其在嵌入式通信系统中的应用研究

首先介绍了UPnP网络构架和协议模型,然后对基于Linux的UPnP协议栈结构进行了分析,并根据分析结果提出在嵌入式通信系统中实现UPnP的方法.