基于bp%2fltp的空间dtn传输策略优化研究

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1、硕士学位论文基于BP/LTP的空间DTN传输策略优化研究SPACEDTNTRANSMISSIONSTRATEGYOPTIMIZATIONRESEARCHBASEDONBP/LTPPROTOCOLS袁鹏哈尔滨工业大学2013年12月万方数据国内图书分类号：TN927+.3学校代码：10213国际图书分类号：621.396.6密级：公开工学硕士学位论文基于BP/LTP的空间DTN传输策略优化研究硕士研究生：袁鹏导师：沙学军教授申请学位：工学硕士学科：信息与通信工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2013年11月授予学位单位：

2、哈尔滨工业大学万方数据ClassifiedIndex:TN927+.3U.D.C:621.396.6DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSPACEDTNTRANSMISSIONSTRATEGYOPTIMIZATIONRESEARCHBASEDONBP/LTPPROTOCOLSCandidate：YuanPengSupervisor：Prof.ShaXuejunAcademicDegreeAppliedfor：MasterDegreeinEngineeringSpecial

3、ity：InformationandCommunicationEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：November,2013Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要随着上世纪50年代前苏联的“月球一号”卫星发射，人类进入了深空探测的新时代。进入21世纪以来，由于航天相关技术的快速发展与经济政治军事等方面的需求，各个航空大国纷纷

4、推出庞大的探测计划，例如美国“好奇号”和中国的“嫦娥二号”等。与此同时，未来深空通信传输数据量逐渐增加、对星体观测时间更加广泛、服务业务种类愈发复杂，深空通信需要能够提供大数据量、全天候和多类型的数据交换服务。面向深空复杂多变的通信环境，借鉴地面Internet概念，星际互联网（IPN，InterPlanetaryInternet）概念应运而生。完善的协议体系是网络节点间实现数据交换的必要保证。深空中长时延、断续连接、高误码率和上下行非对称等链路特性使得传统TCP/IP协议在深空中难以实施。目前主要的星际互联网协议体系有

5、三类：空间IP协议、CCSDS协议和容迟/容断网络协议（DTN，Delay/Disrupt-TolerantNetworking）。空间IP协议和CCSDS协议虽然在传统Internet协议体系的基础上针对深空链路特点做出了相应修改完善，但是仍然存在不同程度的缺陷。DTN协议体系借鉴了空间IP协议和CCSDS协议体系的设计思想，通过覆盖层实现不同子网间互通互联，同时主要通过BP协议（BundleProtocol）和LTP协议（LickliderTransmissionProtocol）较为完善地解决了数据在恶劣环境下的传

6、输问题。然而深空中链路中断频繁，可用时间和传输能力上不匹配，数据在网络中传输时延大，资源利用效率低。针对这一问题，本文提出了基于数据分块的数据传输优化策略。本文着重研究DTN协议体系在深空通信场景中的应用，首先分析BP协议和LTP协议在完成数据传输任务中的特点与机制。其次，通过对数据传输过程的分析，发现现有DTN协议在保证可靠传输的同时牺牲了部分传输机会，链路可用时间和传输能力上不匹配进一步加剧了这一问题，基于此提出基于数据分块的数据传输优化策略，建立批到达G-限量非空竭休假排队模型，得出传输过程时延和存储空间占用率表达

7、式，并对协议进行了相应修改。最后，通过机会网络仿真环境（ONE，OpportunisticNetworkEnvironment)搭建地火通信场景，消息由位于火星表面的探测车产生，依次通过火星中继卫星、月球中继卫星、地球中继卫星，逐跳传输到达地面接收站。对基于分块的传输策略进行仿真，并与现有协议机制进行对比。仿真结果表明，分块传输策略能够提高消息的投递概率，减小传输时延，并探讨了节点存储空间、-I-万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文消息大小和TTL的影响。通过本文的研究，为未来星际互联网协议设计和网络基础构建等提供一定

8、的参考依据。关键词：深空通信；星际互联网；DTN；优化策略；数据分块-II-万方数据哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththelaunchof"Luna1"bytheSovietUnionin1950s,humanhasenteredanewstageofdeepspaceexploration.I