一体化测控网协议的研究与仿真

论文摘要

随着航天技术的蓬勃发展以及空间活动的日益国际化,组建天地一体化测控网的需求日益迫切,一体化测控网不仅可用于民用航天测控领域,而且将越来越多的用在军事上。国外的航天测控联网技术已经较为成熟,系统设备成型配套,而各国的测控系统大多采用CCSDS（Consultative Committee for Space Data System,空间数据系统咨询委员会）标准,通过各种手段,相互连接成网络,实现系统共用、共享。我国目前航天器信息系统数据体制与CCSDS标准相比存在信道利用率低和传输复杂的不足,且不能与国际通用航天系统实现测控数据互通,因此需要研究CCSDS标准。此外,国外航天测控通信网引入TCP/IP的成功范例促进了我国加快测控通信网改进的步伐。由于测控系统的特殊性,在测控网中采用TCP/IP目前也存在一些问题。因此,论文针对我国测控网现状,综合考虑两种协议标准,以改进TCP/IP为主,同时适当引入CCSDS协议,对一体化测控网进行建模和仿真。本文主要工作包括:1对一体化测控网的网络体系结构和拓扑结构进行了概念性研究。2对CCSDS协议进行了深入研究,重点讨论了链路层AOS（AdvancedOrbiting Systems）协议规范。3分析了现有网络中应用TCP/IP的各种问题和解决方案。对常用TCP算法进行了仿真研究,对于性能较好的SACK的算法,为使其能在SACK选项中容纳更多的信息,提出了一种基于基序号+偏置的改进方案,使其能适用于卫星网络。4以网络仿真工具OPNET建立了网络拓扑,设计了较为规范的层次节点模型,完成了基于网络吞吐量的仿真,并同时验证了改进算法的性能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 一体化网络研究背景
• 1.2 国外发展现状及发展趋势
• 1.3 本课题的意义及创新
• 1.4 论文的主要内容和所做的工作
• 1.4.1 论文的研究内容
• 1.4.2 论文结构安排
• 第2章 一体化测控网的网络特点
• 2.1 概述
• 2.2 测控网体系结构
• 2.3 测控网的关键技术
• 2.3.1 空间和空地传输协议
• 2.3.2 网络仿真技术
• 2.3.3 网络管理技术
• 2.4 测控网的拓扑结构
• 2.5 本章小结
• 第3章 一体化测控网协议研究
• 3.1 协议总体设计
• 3.2 应用层
• 3.3 传输层
• 3.4 网络层
• 3.5 数据链路层
• 3.5.1 数据链路层的通用特征
• 3.5.2 AOS空间数据链路协议子层
• 3.5.3 同步和信道编码子层
• 3.6 协议模型
• 3.7 本章小结
• 第4章 TCP/IP在测控网中的仿真与改进
• 4.1 卫星链路的特点及应用TCP的局限性
• 4.1.1 卫星链路的特点
• 4.1.2 卫星链路对TCP协议的影响
• 4.2 针对卫星链路的基本解决方案
• 4.2.1 修改底层协议
• 4.2.2 跨层联合设计
• 4.2.3 采用容延迟网络（DIN）
• 4.2.4 性能增加代理（PEP）
• 4.2.5 TCP协议自身的增强
• 4.3 TCP各版本协议及仿真比较
• 4.3.1 应用于地面网络中的TCP协议
• 4.3.2 在测控网中的仿真比较
• 4.4 一种可应用于测控网的TCP改进算法
• 4.4.1 对窗口增长算法及慢启动的改进
• 4.4.2 对SACK选项的改进
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于OPNET的协议仿真及分析
• 5.1 网络仿真软件
• 5.1.1 几种常用的网络仿真软件
• 5.1.2 仿真软件的选择
• 5.1.3 OPNET仿真模型结构
• 5.2 协议仿真模型的建立
• 5.2.1 测控网拓扑结构
• 5.2.2 仿真模型的建立
• 5.3 仿真结果及分析
• 5.3.1 SACK改进算法仿真分析
• 5.3.2 网络性能仿真分析
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢