空间信息网络协议体系关键技术研究

项目名称： 空间信息网络协议体系关键技术研究

项目编号： No.91338108

项目类型： 重大研究计划

立项/批准年度： 2014

项目学科： 无线电电子学、电信技术

项目作者： 晏坚

作者单位： 清华大学

项目金额： 80万元

中文摘要： 针对空间环境的大时空跨度网络结构、动态网络环境下的通信协议等基础性挑战，提出了针对现有空间航天器资源的异构对等组网方式，囊括各类中、高、低轨卫星和其它航空器及地面用户和相应地面站等，并给出抽象网络模型和近似拓扑解析式，用于协议体系构建和网络性能评估。其次针对动态网络环境下的长延时，断续、链路不对称、高速、难收敛、业务繁杂等挑战，提出了普适高效的协议体系，将现有分层协议整合为控制面、业务面、管理面分离的三维协议体系，更有利于达到空间网络效用的最大化。具体的协议细节，则分别从应用层、传输层和网络层角度出发，提出应用层计算通信协同体制，提升网络的业务承载容量；改进DTN传输协议，考虑网络容错性和安全性，引入网络编码的时间和空间冗余性，以及编码和密码融合机制，实现空间信息的QoS传输；提出了控制和业务面分离的路由策略，有效提升路由收敛性能。最后形成一套空间信息网络协议平台，验证组网方案和协议性能。

中文关键词： 空间信息网络；网络协议；资源分配；路由；可靠传输

英文摘要： The key challenges for space environment contain the interrupted network structure of large temporal-spacial scale and communication protocols in dynamic space network environment. For meeting above challenges, first, we propose a peer-to-peer heterogeneous networking model base on existing spacecraft resources, which include all kinds of medium, high and low earth orbit satellites, other spacecrafts, ground stations, ground users and so on. In order to establish the protocol stack and evaluate network performance, we give the abstract network topology model and the corresponding close-form solution. Second, since dynamic network environment introduces long delay, disruption, asymmetric link, high speed, hard convergence and complicated traffic, we propose a universal and effective network protocol architecture, which merges the famous network layers into three-dimensional protocol layers including the control panel, traffic panel and manage panel. And this network protocol architecture is able to maximize the network utility. Third, the detailed protocols of application layer, transport layer and network layer are given as follows: 1. we propose a cooperative computation-communication protocol in application layer to increase the traffic load capacity. 2. The enhanced Delay Tolerant Network (DTN) protocol is re

英文关键词： Space Information Network；Network Protocol；Resource Allocation；Routing；Reliable Data Transfer