空天中繼網(wǎng)絡(luò)中基于網(wǎng)絡(luò)編碼的可靠傳輸研究.pdf

1、在用戶航天器和地面站之間的中繼衛(wèi)星系統(tǒng)，能夠有效彌補(bǔ)地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍有限的問題，為接入用戶提供數(shù)據(jù)中繼服務(wù)，它在空天通信中扮演著舉足輕重的角色。但是，由于空天中繼網(wǎng)絡(luò)存在時(shí)延大、丟包率高等固有缺陷，使得實(shí)現(xiàn)空天中繼網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的可靠傳輸仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)性問題。本論文針對(duì)該問題，研究并實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)編碼提高中繼衛(wèi)星鏈路傳輸可靠性的方法。
　　本文在分析現(xiàn)有提高傳輸可靠性的方法和空天鏈路特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，研究網(wǎng)絡(luò)編碼的基本原理，并運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)編碼可靠傳輸

2、的思想，設(shè)計(jì)出一套適合空天網(wǎng)絡(luò)的傳輸協(xié)議。該協(xié)議將網(wǎng)絡(luò)編碼作為一個(gè)獨(dú)立的子層，加入到原有TCP/IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層與數(shù)據(jù)鏈路層之間，該協(xié)議通過在網(wǎng)絡(luò)編碼層發(fā)送冗余包的策略來掩蓋TCP感知到丟包的發(fā)生，減少其進(jìn)入擁塞控制的次數(shù)，從而提升TCP在空天網(wǎng)絡(luò)中的傳輸性能。為了進(jìn)一步降低編解碼時(shí)延，本文對(duì)原有網(wǎng)絡(luò)編碼的組合方式進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計(jì)出稀疏部分網(wǎng)絡(luò)編碼方案，通過減少對(duì)原始數(shù)據(jù)包的操作次數(shù)，有效提高了編解碼速度。當(dāng)編碼窗口的大小為4、分代的大小

3、為50時(shí)，稀疏部分網(wǎng)絡(luò)編碼方案的編碼和解碼速度分別是部分網(wǎng)絡(luò)編碼的5.88和6.60倍。針對(duì)冗余效率不高的問題，本文設(shè)計(jì)了冗余因子的自適應(yīng)調(diào)整算法，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信道丟包狀況來改變?nèi)哂嘁蜃拥拇笮。瑥亩刂迫哂喟鼣?shù)量，當(dāng)信道丟包下降時(shí)，減少冗余包的數(shù)量，充分利用信道資源。
　　最后，通過搭建實(shí)際系統(tǒng)測(cè)試環(huán)境對(duì)本設(shè)計(jì)進(jìn)行檢驗(yàn)。在丟包率為1％，RTT為100ms，傳輸帶寬為100Mbits/s的條件下，我們的吞吐率仍能達(dá)到69.2Mbit