● 摘要
近年来,随着空间通信技术的发展、空间探索任务的增多,在低轨道、地球同步轨道及深空通信中,大量数据的可靠、自动的传输已成为我们必须解决的问题。而在空间通信环境中,传输延迟、随机误码、突发性误码、发射功率、信道带宽、间歇性的链路连接及上下行链路的不对称等圴已成为制约地面网络技术在空间通信中应用性能的重要因素。针对这种情况,空间数据系统咨询委员会(Consultative Committee for Space Data System,即CCSDS)制定了空间通信协议规范SCPS (Space Communication Protocol Specification),并已于1999年5月被国际标准化组织ISO采纳为国际标准。SCPS 协议以TCP/IP协议为基础,针对空间通信网络通信的特点进行了适当的修改和补充。其出发点是制定一套与因特网对等的适应空间通信需求的协议标准。一方面要适应空间通信这一特殊环境的特点;另一方面.又要考虑尽量与因特网协议的兼容和互操作。论文旨在对SCPS协议的仿真系统进行研究与实现。论文结合TCP/IP协议对SCPS协议进行了深入探讨和研究。首先根据空间通信环境的特点,利用STK软件建立了空间通信环境的仿真模型。另外,构建了基于SCPS协议的空间通信协议栈模型,实现了该协议4个层次的功能。同时还在系统协议栈模型的传输层和网络层实现了TCP协议和IP协议, 以与SCPS协议进行对比。然后,使用模块化设计方法,完成了协议仿真系统的开发。最后,在一定的空间通信链路条件和协议配置参数情况下,对端到端的数据吞吐率、数据传输的比特效率、数据传输过程中的丢包量以及指定业务的传输时间等进行了分析,并将SCPS协议与TCP/IP协议进行对比分析,从而得出结论即SCPS协议在传输吞吐率以及对空间高误码条件的适应能力上比传统的TCP/IP协议具有明显的优势。
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