SDL在空间通信协议开发中的应用

针对空间通信协议开发难度大、代价大的问题,提出了基于协议工程思想利用SDL(规范与描述语言)对SCPS-TP(空间通信协议规范-传输协议)进行开发的方法,包括SDL建模、仿真和验证。首先对SCPS-TP进行了功能分析,确定功能点和状态机,并据此利用SDL建模;接着对模型进行实时仿真,测试其正确性,通过调试保证所有功能通过仿真;最后对模型进行了验证。验证结果表明,SCPS-TP不存在死锁、活锁等逻辑错误,为其在空间通信中的应用提供了有力支持,同时也说明了SDL在空间通信协议开发中的重要应用。

CFDP与SCPS-TP在空间通信中的性能比较

CFDP和SCPS-TP分别是空间数据咨询委员会(CCSDS)提出的保证空间通信可靠性的文件传输协议和传输控制协议。从理论上分析了传输速率、误比特率、传播时延等因素对文件传输时间的影响,并在OPNET仿真系统中验证了理论分析的正确性。最后得出在信道条件相对恶劣时,CFDP比SCPS-TP能够更加高效地传输文件。

SCPS-TP协议在卫星通信系统中的应用研究

将空间互联网协议SCPS-TP用于卫星通信系统中,并以SCPS-TP所使用的Vegas拥塞控制策略为基础,借鉴了TCP Hybla协议慢启动阶段拥塞窗口增长策略,同时对发生丢包及超时情况的拥塞窗口和慢启动阈值的变化进行了修改,从而提出了一种更适合于卫星通信链路应用的改进型Vegas方法。对该方法在GEO卫星通信系统链路中的应用进行了NS2软件仿真,并与TCP Vegas和TCP NewReno方法进行比较与分析。结果表明,该改进型Vegas拥塞控制策略的平均吞吐量较TCP Vegas有15%的提高。

基于分段TCP的空间站协议转换器设计与实现

介绍空间站与地面之间通信的特点及其对TCP(传输控制协议)传输性能的影响,从充分利用空间通信链路的角度出发,提出了一个适合于空间站通信环境的基于TCP分段思想的SCPS-TP(空间通信协议规范-传输协议)协议转换器。详细分析了协议转换器实现的关键技术,并对实现的协议转换器进行了性能测试。

基于GEO通信卫星的低轨航天器数据通信协议研究

在分析传统低轨航天器数据传输方式的基础上,提出了一种基于地球静止轨道(GEO)通信卫星数据传输的网络结构及相应的双协议栈设计。该网络结构根据低轨航天器特点及双层卫星网络的优势,在低轨航天器上设计双协议栈,即低轨航天器与地面站之间的链路使用空间通信协议标准-传输协议(SCPS-TP),低轨航天器与通信卫星之间的链路使用利克里德传输协议(LTP)。同时,整个网络中实现两个协议转换网关,即低轨航天器网关实现SCPS-TP协议与LTP协议之间的转换,地面网关实现SCPS-TP协议与传输控制协议(TCP)协议之间的转换。仿真结果表明:低轨航天器采取双协议栈(SCPS-TP/LTP)的传输速率优于单一采取TCP协议,可为低轨航天器的数据传输任务应用提供技术基础。

空间信息网络安全协议综述

针对空间信息网络安全协议展开综述。首先介绍了建设空间信息网络安全的意义,其次论述了国内外对空间信息网络安全协议的研究现状,然后重点对空间通信协议规范-安全协议(SCPS-SP)的核心关键技术——认证及加密算法进行详细分析。在此基础上,指出SCPS-SP在应用过程中遇到的挑战,并给出解决的思路和相关的建议。

基于SCPS协议的快速自组织可重构天基信息网组网

根据快速自组织天基信息网的特点,设计了组网模型,分析了所需协议的结构,提出了基于空间通信协议规范(SCPS)协议的快速自组织天基信息网的组网抗毁策略,优化了天基信息系统运行效率,提高了其生存能力。

SCPS-TP在卫星链路上的性能测试及改进策略

给出了在实际卫星链路环境中分别使用空间通信协议标准-传输协议(Space Com-munication Protocol Standard-Transport Protocol,SCPS-TP)、TCP Hybla协议和性能增强代理网关技术(PEPsal)的链路传输速率,并对结果进行了分析和比较,表明SCPS-TP协议在高丢包率、长传输时延的卫星链路中性能最优越;提出了一种基于SCPS-TP协议的空间网络传输层加速方法改进思路,通过增加新的更具针对性的改进型拥塞控制策略,克服其原有的保守型窗口增长模式的缺点以提高链路平均吞吐量。

基于SCPS协议的天地一体化网络加密设计

分析未来空间科学试验、载人航天工程等对空间通信信息化加密需求,提出天地一体化网络的典型应用模式。针对这种模式提出基于SCPS-SP(空间通信协议规范-安全协议)和IPSec(互联网安全)协议的天地一体化信息加密设计。这种一体化的设计可以有效解决地面网络和空间子网信息的整体加密、完整性验证和认证问题。

基于正向时延的卫星网络拥塞控制算法研究

在具有带宽不对称特点的卫星网络中,反向(地对空)链路带宽较小,更容易发生拥塞。当反向链路发生拥塞时,可以通过减小发送端的发送窗口来降低拥塞,但是这也降低了网络正向(空对地)链路的吞吐率。针对以上问题,提出了基于正向时延的TCP Vegas正向拥塞控制(Vegas_FD)算法。该算法通过测量数据分组的正向延迟时间,判定通信链路是否发生拥塞,并根据通信链路不同的拥塞类型采取不同的控制策略,使拥塞控制算法在反向链路发生拥塞时仍保持较高的吞吐率,适应了卫星网络带宽不对称特性。基于网络仿真软件Opnet进行了实验,结果表明,在卫星网络中Vegas_FD算法比Vegas算法、Westwood算法吞吐率性能明显提高,验证了该算法的有效性。