基于分块聚合的深空DTN传输策略优化设计

摘要

进入21世纪，科学的进步促使了人们不再局限于近地空间的探测，而是对深空探测展开了更加深入的研究，并进行了一系列的探测活动。在此背景下，深空通信成为了最近的研究热点。由于深空传输环境恶劣，深空通信存在着一系列的传输难题，例如延时过长、链路频繁中断、传输链路速率不对称等。因此，建立具有高度稳定性的深空网络也成了目前的研究难点。由于深空中传输距离远，某些链路无法直接传输，信息往往需要借助中继节点进行保管和传输，而这些节点也是整个深空网络不可或缺的部分。为了在中继传输过程中保证信息的可靠性和完整性，同时提高传输效率，需要对现有的传输机制进行改进，这也是深空通信领域研究的重点。
　　针对于此，本文首先系统的阐述了目前深空通信的发展和星际互联网中一种典型的网络结构——延迟容忍网络（Delay Tolerant Networking，DTN）。在着重介绍DTN网络协议体系时，本文分析了DTN与以往的协议体系的差别，并重点介绍了DTN网络体系中两个重要的协议：BP协议和LTP协议，包括他们在传输数据的特点和机制。
　　本文着重于DTN协议体系的研究，针对深空中传输链路频繁中断，数据传输时延大，传输效率低下等问题，提出了分块和聚合的优化策略，对协议体系进一步改进。其中，通过对DTN现有传输机制的分析，发现现有机制虽然保证了数据包完整传输，但浪费了传输时机，导致传输效率低下。据此我们提出数据分块策略，并利用周期链路数据传输模型，以bundle传输的时间为判断标准，对比完善传输机制。然后，针对传输过程中上下跳两段链路的速率不对称的特点，提出的bundle聚合的思想来提高传输效率。最后，使用MATLAB工具对bundle传输时的重传次进行了仿真，用于计算bundle传输的delivery time；对优化后的bundle传输的delivery time和目前bundle传输的delivery time进行比较；以及bundle聚合所带来的性能提升，并且分析bundle聚合在不同误码率情况下的吞吐量。

目录

第1章 绪 论

1.1 研究背景

1.2深空通信协议的发展与现状

1.3 课题研究的目的和意义

1.4 本论文结构安排

第2章 DTN体系结构与技术

2.1引言

2.2 DTN网络结构概述

2.3 BP协议

2.4 LTP协议

2.5 DTN数据传输困难分析

2.6本章小结

第3章 基于分块技术的数据优化传输策略

3.1引言

3.2数据分块原理及算法描述

3.3基本模型

3.4 BUNDLE分块传输的性能提升仿真

3.5 本章小结

第4章 基于BUNDLE聚合的传输优化策略

4.1引言

4.2 BUNDLE聚合分析

4.3 BUNDLE聚合的性能提升

4.4 BUNDLE聚合的负面影响和解决方案

4.5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它成果

声明

致谢