基于BP-LTP的空間DTN傳輸策略優(yōu)化研究.pdf

1、隨著上世紀50年代前蘇聯(lián)的“月球一號”衛(wèi)星發(fā)射，人類進入了深空探測的新時代。進入21世紀以來，由于航天相關技術的快速發(fā)展與經(jīng)濟政治軍事等方面的需求，各個航空大國紛紛推出龐大的探測計劃，例如美國“好奇號”和中國的“嫦娥二號”等。與此同時，未來深空通信傳輸數(shù)據(jù)量逐漸增加、對星體觀測時間更加廣泛、服務業(yè)務種類愈發(fā)復雜，深空通信需要能夠提供大數(shù)據(jù)量、全天候和多類型的數(shù)據(jù)交換服務。面向深空復雜多變的通信環(huán)境，借鑒地面Internet概念，星際互聯(lián)

2、網(wǎng)（IPN，InterPlanetary Internet）概念應運而生。
　　完善的協(xié)議體系是網(wǎng)絡節(jié)點間實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的必要保證。深空中長時延、斷續(xù)連接、高誤碼率和上下行非對稱等鏈路特性使得傳統(tǒng) TCP/IP協(xié)議在深空中難以實施。目前主要的星際互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議體系有三類：空間IP協(xié)議、CCSDS協(xié)議和容遲/容斷網(wǎng)絡協(xié)議（DTN，Delay/Disrupt-Tolerant Networking）?？臻g IP協(xié)議和CCSDS協(xié)議雖然在傳統(tǒng)

3、 Internet協(xié)議體系的基礎上針對深空鏈路特點做出了相應修改完善，但是仍然存在不同程度的缺陷。DTN協(xié)議體系借鑒了空間 IP協(xié)議和CCSDS協(xié)議體系的設計思想，通過覆蓋層實現(xiàn)不同子網(wǎng)間互通互聯(lián)，同時主要通過BP協(xié)議（Bundle Protocol）和LTP協(xié)議（Licklider Transmission Protocol）較為完善地解決了數(shù)據(jù)在惡劣環(huán)境下的傳輸問題。然而深空中鏈路中斷頻繁，可用時間和傳輸能力上不匹配，數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中傳

4、輸時延大，資源利用效率低。針對這一問題，本文提出了基于數(shù)據(jù)分塊的數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)化策略。
　　本文著重研究DTN協(xié)議體系在深空通信場景中的應用，首先分析BP協(xié)議和LTP協(xié)議在完成數(shù)據(jù)傳輸任務中的特點與機制。其次，通過對數(shù)據(jù)傳輸過程的分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有 DTN協(xié)議在保證可靠傳輸?shù)耐瑫r犧牲了部分傳輸機會，鏈路可用時間和傳輸能力上不匹配進一步加劇了這一問題，基于此提出基于數(shù)據(jù)分塊的數(shù)據(jù)傳輸優(yōu)化策略，建立批到達 G-限量非空竭休假排隊模型，得出傳輸

5、過程時延和存儲空間占用率表達式，并對協(xié)議進行了相應修改。最后，通過機會網(wǎng)絡仿真環(huán)境（ONE，Opportunistic Network Environment)搭建地火通信場景，消息由位于火星表面的探測車產(chǎn)生，依次通過火星中繼衛(wèi)星、月球中繼衛(wèi)星、地球中繼衛(wèi)星，逐跳傳輸?shù)竭_地面接收站。對基于分塊的傳輸策略進行仿真，并與現(xiàn)有協(xié)議機制進行對比。仿真結果表明，分塊傳輸策略能夠提高消息的投遞概率，減小傳輸時延，并探討了節(jié)點存儲空間、消息大小和TT