空間數(shù)據(jù)通信與組網(wǎng)技術(shù)研究.pdf

1、空間探索和開(kāi)發(fā)利用的進(jìn)展使空間任務(wù)復(fù)雜性不斷增加，原有的點(diǎn)到點(diǎn)通信方式已經(jīng)不能適應(yīng)現(xiàn)有和未來(lái)的空間任務(wù)，空間通信正在向更高水準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。然而空間任務(wù)的需求與成本的矛盾突出，迫切需要提供有效的而且是比較經(jīng)濟(jì)的通信手段。因特網(wǎng)和商業(yè)衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展為空間通信提供了新途徑，如何將在因特網(wǎng)和商用衛(wèi)星通信系統(tǒng)中所取得的革新技術(shù)用于基于空間衛(wèi)星的數(shù)據(jù)通信，進(jìn)而構(gòu)建天地一體化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境是當(dāng)前的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文分析空間通信的需求和特點(diǎn)，研究

2、在空間通信中采用IP技術(shù)的可行性，探索適合空間環(huán)境的通信模型、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施和空間任務(wù)信息傳輸?shù)姆?wù)質(zhì)量保證技術(shù)。論文的主要成果和創(chuàng)新點(diǎn)如下： (1)提出空間任務(wù)與通信分離、以IP技術(shù)為基礎(chǔ)提供空間信息傳輸服務(wù)的通信方式，并給出了采用因特網(wǎng)和IP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的空間通信模型。在詳細(xì)分析空間通信標(biāo)準(zhǔn)、IP基礎(chǔ)理念和技術(shù)以及空間無(wú)線(xiàn)和光通信技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，指出空間通信迫切需要成熟的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來(lái)支持不斷增長(zhǎng)的空間任務(wù)通信需求，IP可以適應(yīng)

3、空間通信的需求，可以把IP協(xié)議融入空間通信標(biāo)準(zhǔn)中，未來(lái)的空間通信應(yīng)從空間任務(wù)中獨(dú)立出來(lái)，由因特網(wǎng)服務(wù)提供商提供，走商業(yè)化的道路。 (2)詳細(xì)分析了IP的QoS控制機(jī)制和體系架構(gòu)，提出了采用因特網(wǎng)提供空間任務(wù)信息傳輸?shù)姆?wù)質(zhì)量保證模型，并在此基礎(chǔ)上，研究空間鏈路特性，利用經(jīng)典的控制論方法，提出了適應(yīng)帶寬變化的地空鏈路共享和基于管理域的帶寬重分配算法。該算法根據(jù)輸出緩存的動(dòng)態(tài)參數(shù)判定鏈路因抗干擾技術(shù)帶來(lái)的鏈路帶寬變化，通知調(diào)度器調(diào)整

4、調(diào)度時(shí)機(jī)；能夠根據(jù)用戶(hù)需求，對(duì)變化帶寬基于管理域進(jìn)行重新分配，既能為共享鏈路的各個(gè)用戶(hù)提供QOS支持，又能保持較高的鏈路利用率。理論分析和仿真實(shí)驗(yàn)表明了該控制算法的有效性。 (3)研究了美國(guó)宇航局(NASA)現(xiàn)有的空間網(wǎng)絡(luò)、商業(yè)衛(wèi)星群空間網(wǎng)絡(luò)原理以及商用系統(tǒng)為空間任務(wù)提供通信服務(wù)過(guò)程中存在的問(wèn)題，分析了空間通信特點(diǎn)，提出了基于環(huán)狀的層次空間通信模型。該模型面向空間任務(wù)，采用軌內(nèi)星間鏈路連接相同軌道衛(wèi)星構(gòu)成衛(wèi)星環(huán)，以衛(wèi)星環(huán)的方式為