基于OSGI的深空通信网络仿真平台研究与应用

摘要

随着航天技术的发展，人类对于外层空间的探测范围也在不断地扩大，同时深空通信也面临着更大的挑战。由于深空探测存在高风险和高成本等特点，因此研究者在通信方案具体实施之前必须对方案的可行性进行严密论证。作为论证协议与方案可行性重要手段的计算机仿真已经可以对空间通信的方案进行部分模拟。但是相比于深空通信技术的发展速度，深空通信方面的计算机仿真技术的发展速度明显滞后。大部分仿真软件无法精确模拟深空环境，同时也无法实现协议的定制化开发。
　　为了弥补现有仿真软件的不足，本文拟设计一套能够真实模拟深空通信环境、支持自由定制仿真场景与协议、伸缩性和可复用性较强的深空通信仿真平台。该平台应用组件式开发技术，将OSGI（Open Service Gateway Initiative，开放服务网关）作为整个平台运行的基础。该规范也是组件化技术的标准开发规范。该规范使得整个仿真平台具有稳定和高效的特点。同时，通过对深空通信协议的总结和归纳，本文设计并实现了基于离散事件的通信仿真框架。相比于其它仿真框架，该框架仿真精度和运行效率更高。
　　本文通过与卫星工具包（Satellite Tool Kit，STK）进行交互去实现深空仿真场景的创建工作。搭建出来的仿真场景能够真实反映深空环境的长时延、高误码率以及链路周期性频繁中断等特性。
　　最后，为了验证仿真平台的可靠性，本文以地火通信和图像文件传输为背景，选择不同仿真场景、不同中继方案的延时型CCSDS文件传输协议（CCSDS File Delivery Protocol，CFDP）协议作为验证对象。本文从文件传输的角度对平台的运行结果进行展示，并从系统有效性的角度对协议仿真结果与理论计算值进行比较，证明了本文设计仿真平台能够完成仿真深空网络协议的功能。

目录

第1章 绪 论

1.1课题背景

1.2国内外发展现状

1.3本文研究的目的和意义

1.4学位论文的主要内容和结构

第2章 深空通信与仿真平台关键问题分析

2.1引言

2.2深空通信中主要问题分析

2.3深空通信协议

2.4构建仿真平台的主要挑战

2.5本章小结

第3章 深空通信仿真平台的构建

3.1引言

3.2深空通信仿真平台的设计与分析

3.3深空通信仿真平台的实现

3.4本章小结

第4章 基于CFDP协议的平台仿真结果

4.1引言

4.2基于CFDP的分级转发通信系统的实现

4.3 CFDP协议仿真结果分析

4.4本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

声明

致谢