基于DTN保管传送机制的空间网络数据可靠性传输研究

作     者：焦龙宇 

作者单位：国防科学技术大学 

学位级别：硕士

导师姓名：吴纯青;虞万荣

授予年度：2009年

学科分类：080904[工学-电磁场与微波技术] 0810[工学-信息与通信工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080402[工学-测试计量技术及仪器] 0804[工学-仪器科学与技术] 081001[工学-通信与信息系统] 

主      题：空间网络 保管传送 可靠性传输 混合筛选 存储器路由 

摘      要：随着我国航天技术和空间应用的发展,特别是建设空间实验室和空间站目标的确立,空间任务呈现出多样性、长期性和复杂性等特点。从组网的角度看,空间信息网络具有网络拓扑变化剧烈但有规律、网络节点距离远时延大、链路短时中断恢复多等特性,空间数据如何在这样的网络环境下进行可靠的传输,直接影响空间信息网络的有效性。 本文首先分析了空间网络的发展需求及国内外发展状况,研究了空间信息网络的结构组成,并从组网的角度对其网络特征进行了归纳总结。而后结合DTN网络的相关研究和空间通信的网络特征,针对空间网络的数据可靠传输问题,阐述了在空间信息网络中使用基于DTN的网络协议和保管传送机制的合理性和可行性。 在此基础上,我们提出了一种“基于混合筛选策略的存储器路由算法,简称SR-HFS算法。该算法能够适应空间网络通信节点存储资源十分有限的特点,通过将报文筛选控制机制与缓冲管理策略进行融合,使节点存储器管理策略从路由选择问题中分离出来,依据基于“混合筛选(Heterogeneous Filtrations)、“环形搜索(Ring Search)的“Push操作和“报文取回(Content Retrieval)的“Pull操作,延伸本地存储器资源,有效地融合网络资源,实现通信节点缓冲管理的优化配置,提高空间网络数据传输的可靠性。 最后,通过改进the ONE(Opportunistic Networking Environment)模拟器,依据空间网络通信特点和相关通信节点参数,设计构建了模拟实验环境,结合DTN网络中Direct Delivery、First Contact、Spray-and-Wait、PRoPHET、Max-Prop和Epidemic六种典型的路由算法,重点针对较易导致网络资源紧张的Epidemic协议,从模拟时间、报文生存期、报文大小、节点生成报文速率等几个方面进行了对比分析。实验结果表明:同等条件下,加入SR-HFS算法后,报文传输比能够提高10%左右,丢包比和网络开销比能够下降约50%,网络平均延迟增长了不到1%。 从仿真角度对比验证了在高延迟、常中断的空间网络环境中使用SR-HFS在解决报文可靠性传输问题上的普适性和有效性。