文档介绍:随着卫星通信和地面互联网技术的不断发展,卫星间、卫星与地面间以及地面各系统 间信息的交叉传输不断增多,这就要求有一套统一、兼容、高效的空间通信协议来保障。
随着卫星通信和地面互联网技术的不断发展,卫星间、卫星与地面间以及地面各系 统间信息远远高于地面通信,而为低误码率地面 通信设计的TCP/IP会把所有误码都按拥塞处理,并减小窗口尺寸来缓解其实并不存在的信 道拥塞(每一次拥塞发生都使传输速率减半,再通过慢启动逐渐恢复),不必要地降低了传输 效率。
^I'CIVIP
加也
应
哉・低
根抑朋问晰m眼川 年同川传傑略(VJ ■7里+"邛呼伸》
淀金可那;/膿可帼珥 用丿泉小町矗
不K吵片
■杏
K-ftU
附帯弦:i>s㈡工丄摊制 讥这<S< IMP)咬安
■CJM匝
J住小
站J n柑序迅醐认 (SNACK)
ACK
用号,iii用边餐啬 示*门*细低寿
恢较,川樹齡审审宙
ISHfiEH
ItiecniCom
I \痕N . 附小一网辫
〉信道不对称影响应答控制。卫星通信的一个显著特征是前向链路和反向链路不对称, 反向链路受限造成应答延迟或丢失,进而造成前向发送阻塞,慢启动缓慢,避免超时重传的 “快速重传”机制有效性下降。
〉不具备动态路由能力。很多空间通信系统各传输节点的拓扑结构是动态变化的,每一 次端到端的数据传输都可能经过不同的路径,这就要求通信协议具有动态路由能力,而标准 TCP/IP的路由功能是静态的,无法完成动态路由。
此外,不定的信号往返周期和非地球同步卫星的多中转传输等问题也对TCP/IP的工作 有影响,这里不做过多讨论。
TCP/IP针对空间通信特点的改进
为了解决TCP/IP在空间通信应用中的这些问题,各种基于TCP/IP的空间通信衍生协议 应运而生。这些协议主要在慢启动算法、快速重传与恢复、拥塞避免、TCP头压缩、应答机 制、动态路由等方面做了改进,使其能够更好地为空间通信服务。其中,以CCSDS制定的S CPS和CFDP最为成功。SCPS的主要作用是为遥感卫星和数据中继卫星之间提供高效文件传 输,CFDP用来解决空间网络中两点之间可靠的数据文件传输。
二、SCPS的介绍及与TCP/IP的比较
SCPS-QTCP/IP在升放式糸玩且联(OSI)模型中的关系如表l所示。
1. SCPS
1999年由CCDSS提出的SCPS是一套基于TCP/IP的从网络层到应用层的空间通信协议, 最早服务于空间科研和军事应用,后来逐渐民用化,现已被录入ISO国际标准。SCPS包括 四层协议:
〉网络协议(SCPS-NP):同时支持静态和动态路由及多种信道环境,并可随服务业务不同 而改变头部结构定义。
〉安全协议(SCPS-SP):
提供天地端到端传输的完好性服务、保密服务和鉴权服务。
〉传输协议(SCPS-TP):提供传输层端到端的可靠传输,对在不可靠路径上传输的遥控遥 测信号传输进行优化。
SC 阳-SP
WK
塑上楼Jfi
塑上殖拓
僦辯
紳建
端则划丈件传桧
11 LAN
〉文件协议(sCPS-FP):对应TCP/IP中的互联网FTP,对卫星指令和程序上传、遥控遥
地商物理足
CCSDS
m
■ 1~
0B1 SCFSeHS 涪玫第 S1 進的驪氈
测信号下传进行了优化,支持人工文件续传等功能。
SCPS各层协议端到端的服务如图1所示。
相对于其他TCP/IP改进协议,SCPS在地面有线信道和空间无线信道上都有很好的表现。
其网络协议和安全协议受通信延迟的影响更小,可以被运用在星地通信和深空星际通信中。
它与TCP/IP良好的同源性和互通性也使其成为卫星接人互联网的通信协议首选。
2. SCPS与TCP/IP的比较
表2总结了 SCPS和TCP/IP在所涉及的各层协议上的不同。
SCPS在其所涉及的各层协议的构架和内容上,都根据空间通信的特点对TCP/IP进行了 优化和补充。目前对SCPSSE作表现的理论论证充分显示了它较TCP/IP的优越性;但由于缺 乏卫星实验平台,实验评测较有限。已有的模拟实验对采用不同重传机制的SCPS-TP(SCPS- VJ和SCPS—Vegas)的工作情况进行了测试,结果总结如下:
〉对称信道:
——SCPS-TP与TCP在低误码率信道(BER=0-10-6上表现相似。
在高误码率信道(BER)从10-6曾至10-5更高)上。SCPS-TP文件传输时间明显小于
TCP, SCPS-TP的吞吐量明显高于TCP。
SCPS-