基于MPLS-TP的卫星组网关键技术研究

论文摘要

随着我国航天事业的发展以及卫星技术的进步,空间网络通信的研究已成为热点,这对我国卫星通信组网的建设提出了新的技术需求,要求有天基测控通信网络的支持,能够支持多种业务和数据,包括分组IP业务,话音TDM业务,高速图像数据业务等等；具有完善的网络测控和管理以及QoS的保证和业务分级的能力；具有高的网络可靠性和恢复能力；在高速率多粒度灵活适配的同时,具备体积小、功耗低的星载业务适配设备和交换芯片。目前各通信系统采用独立点到点通信传输模式已经不能满足这些要求,因此将空间卫星网络化,形成卫星通信网络,才能满足需求。本文首先基于当前卫星通信中网络技术的研究现状及发展趋势,分析了卫星网络的特点及需求；在对MPLS-TP技术综合分析的基础上,研究了将MPLS-TP应用到卫星网络当中的可行性,并提出了一种基于MPLS-TP技术的卫星网络模型；针对该网络模型中控制平面的关键技术尤其是路由技术和标签交换路径进行了深入探讨,优化了卫星网络中标签交换路径建立的过程；最后,在MPLS-TP卫星网络模型的基础上,实现了一种基于FPGA的高速图像数据业务适配及传输系统,并详细介绍了系统的总体设计方案及各功能模块的设计,通过硬件测试结果,验证了方案实现的部分关键技术。本论文第一章主要介绍了卫星网络的研究现状和发展趋势,提出将MPLS-TP技术应用到卫星组网当中的思路。第二章详细介绍了MPLS-TP关键技术。第三章分析了将MPLS-TP应用到卫星网络中的可行性,并提出了基于MPLS-TP的卫星网络拓扑和协议栈模型。第四章详细探讨了MPLS-TP卫星网络中控制平面相关技术。第五章实现了一种基于FPGA的高速图像数据适配和传输系统,详细介绍了该系统的设计方案和实验结果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 本论文的研究背景
• 1.2 卫星网络的特点及需求
• 1.3 卫星网络的研究现状和发展趋势
• 1.4 MPLS-TP技术特点及应用到卫星网络的可能性
• 1.5 本论文的研究内容
• 1.6 本章小结
• 第二章 分组传送网中的MPLS-TP技术
• 2.1 MPLS-TP产生与发展
• 2.2 MPLS-TP的技术特点
• 2.3 MPLS-TP的分层与适配
• 2.4 MPLS-TP的功能平面
• 2.5 基于伪线的双标签技术
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于MPLS-TP的卫星网络模型的提出
• 3.1 卫星网络
• 3.2 MPLS-TP应用到卫星通信网络的可行性
• 3.3 基于MPLS-TP的卫星网络模型
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于MPLS-TP卫星网络控制平面技术研究
• 4.1 LEO卫星网络的拓扑结构特点
• 4.2 基于MPLS-TP卫星网络中的路由
• 4.2.1 MPLS-TP中的OSPF路由协议方案
• 4.2.2 基于系统周期分割的路由机制
• 4.2.3 基于MPLS-TP的卫星网络的OSPF协议方案
• 4.3 MPLS-TP卫星网络模型中LSP的建立过程
• 4.3.1 标签和转发等价类
• 4.3.2 MPLS-TP标签封装结构
• 4.3.3 标签交换路由器（LSR）和标签边缘路由器（LER）
• 4.3.4 标签分发协议（LDP）
• 4.3.5 标签交换路径（LSP）
• 4.3.6 基于MPLS-TP卫星网络模型中LSP的建立过程
• 4.4 本章小结
• 第五章 基于FPGA的高速图像数据业务适配及传输
• 5.1 系统总体方案设计
• 5.2 发送端（并转串系统）方案设计与实现
• 5.2.1 扰码模块
• 5.2.2 28路转4路模块
• 5.2.3 帧同步码及标签产生模块
• 5.2.4 DDR模块
• 5.2.5 专用串化芯片
• 5.3 接收端（串转并系统）方案设计与实现
• 5.3.1 专用解串化芯片
• 5.3.2 DDR模块
• 5.3.3 帧同步模块
• 5.3.4 4路转28路模块
• 5.3.5 解扰模块
• 5.4 Base模式下对更高速率的支持方案
• 5.5 测试环境及结果分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 问题和展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表的学术论文目录