文档介绍：Studies ofSpace munication Transport Protocol in Unified Information Networks A Thesis Submitted to Chongqing University in Partial Fulfillment of the Requirement for the Docter’s Degree of Engineering By Yong Liao Supervised byProfessorShizhong Yang Specialty: Communicationand InformationSystem College munication Engineering of Chongqing University, Chongqing, China April,2014 中文摘要 I 摘要近年来,随着我国航空航天的迅速发展,构建天空地一体化的测控通信网(统一信息网,UIN)的需求变得更加急迫,这是因为该网络可以①解决空间飞行器的全程测控与导航问题;②解决航天资源重复建设、利用率低、信息量少的问题; ③解决空间遥感大数据量信息传输,特别是实时传输问题;④解决移动通信全球覆盖问题;⑤解决深空探测中继问题;⑥解决航空信息子网等诸多问题。由此可见,构建和发展UIN对我国而言,具有非常重要的意义。目前,总装、总参、中国工程院、国家自然科学基金委等多家单位都在研究天空地一体化测控通信网,但是构建天空地一体化测控通信网是一个宏大的计划, 需要做大量的具体技术充实。在此大环境下,本课题以中国工程院重点咨询项目―空间信息网(SIN)的构建研究‖和中国空间技术研究院西安分院项目―天空地一体化测控通信网的研究‖为依托,重点研究了空间数据通信协议规范中的传输协议。本文主要工作如下: ①指出了研究空间通信协议规范传输协议(SCPS-TP)的现实意义。它是空间数据通信特性的需要,是与国际发达国家接轨以及转化和应用SCPS的需要,也是构建我国自主统一信息网的需要。②提出了一种基于有线等效网络(WEN)的空间信息网构架,包括空间局域网(SLAN)、空间广域网(SWAN)和越区切换协议。WEN 把空间飞行器按区域、轨道和功能来分集组网。众多飞行器之间物理上是通过无线链路连接的,但在一定时间和一定条件下,可认为WEN是一个用若干长到几万公里的光缆、电缆柔性(或弹性)连接成的有线网络。③完整阐述了空间通信协议规范传输协议的性能特点,与地面无线网络TCP 相比,SCPS-TP在误比特率、往返时间、连接的连续性、前向和后向的链路性能、 CPU和内存容量、通信目的和数据丢失原因等方面都存在较大差异,同时根据这些性能差异,在地面TCP的基础上,进行了适应性的改进,从而形成适合空间数据通信的SCPS-TP。另外,笔者还独立翻译并整理出SCPS-TP蓝皮书中译本。④研究了美国的MITRE公司开源的SCPS-TP源代码,介绍了该项目产生的背景、代码的组织结构、主要文件说明,分析了SCPS的关键函数并进行了注解, 说明了可执行程序的操作,最后通过搭建实验室测试床对代码进行了验证。⑤深入研究了地面无线通信中能有效提高吞吐量的传输控制协议/网络编码(TCP/NC)技术,详细描述了其算法的理论基础和具体实施过程,并通过数学建模重庆大学博士学位论文 II 进行了吞吐量的推导,最后通过仿真验证了该技术的有效性。⑥结合空间数据通信的特点和地面无线通信的TCP/NC的优点,提出了一种改进的TCP/NC技术SCPS-TP/NC,该技术可应用于空间数据通信。给出了算法设计的详细流程,并搭建了基于NS2的仿真平台。在NS2平台中,主要实现了 SCPS-TP和NC协议栈。通过仿真,验证了SCPS-TP/NC可以有效地提高端到端系统的吞吐量。相对于地面无线网络通信来说,由于空间通信协议的验证难度较大,本课题的很多工作目前也是基于理论的推导和实验室仿真,还有很多理论到实践的工作还需要在未来的工作中进一步落实。关键词:一体化网络;空间通信协议规范;传输控制协议;网络编码;网络模拟英文摘要 III ABSTRACT In recent years, with the rapid development of China’s aerospace, constructing the Sky-Space-Ground Integrated Tracking Telemetering (TTC) & Command and Communication Network (also named Unified work (UIN)) has been more and more urgent. Be