多路并行传输方案的概述基于冗余编码的多路并行传输方案设计基于冗余编码的多路并行传输方案分析仿真分析仿真环境仿真结果与分析本章小结第四章卫星网络中多路并行传输协议的丢包区分方案多路并行传输协议的丢包区分方案的概述卫星网络中多路并行传输协议中的拥塞控制机制卫星网络中的拥塞控制方法卫星网络中的丢包区分研究多路传输拓扑模型基于优先级区分的丢包区分方案设计基于优先级区分的丢包区分方案分析仿真分析仿真平台简介仿真实验及结果分析本章小结第五章总结与展望致谢参考文献附录攻读硕士学位期间申请的专利附录攻读硕士学位期间参加的科研项目万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文专用术语注释表专用术语注释表缩略词说明缩略词英文全称译文自动重传技术加性高斯白噪声误码率并行多路径传输前向纠错技术文件传输协议回退帧高轨卫星系统混合重传技术高速下行分组接入工程任务组轨道间链路轨道内链路低密度奇偶校验低轨卫星系统最大传输单元网络模拟器往返时延选择性确认流控制传输协议空间通信传输协议卫星传输协议传输控制协议星地链路用户数据报协议显式控制协议万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第章绪论第章绪论课题背景随着现代通信技术的快速发展，传统的地面网络不能够满足现代通信的需求，卫星通信网络由于具有覆盖范围广通信方式灵活等优点而使得其成为目前地面通信网络的种重要补充手段而得到了越来越多的应用。与其它通信方式相比，卫星网络除了具有通信距离远覆盖距离大通信频带宽通信灵活等优点，而且还具有高传输容量和全球覆盖能力。因此近年来卫星通信得到迅猛发展，对卫星网络各方面的研究也成为当前国内外的个研究热点。卫星系统按其运行轨道高度划分，可以分为高轨，中轨，和低轨，系统。高轨卫星运行轨道大约在，轨道在赤道上空的高轨卫星也可称为静止轨道卫星，其代表系统如等。中轨卫星的运行轨道高度大约在到，代表系统如等。中轨卫星的运行轨道高度在到之间，而大部分系统都在以下，代表系统如等。各个轨道的卫星系统由于其运行轨道高度的不同具有不同的通信特点高轨卫星通信距离远，运行速度比较慢，单颗卫星所能覆盖面积大，三颗高轨卫星就能实现全球覆盖，目前高轨卫星系统的技术比较成熟，其不足之处在于对高纬度区域的覆盖能力相对较差，而且由于其轨道高度高，导致其信号传输距离长，对信号的传播时延和干扰都有很大的影响，因此高轨卫星比较适合低纬度地区的各种通信。中轨轨道的卫星系统相对于高轨卫星具有传播时延较小终端设备简单的优点，更加适合个人移动卫星通信，但是低轨卫星的多普勒频移很明显，需要较多的卫星链路会导致链路结构更加复杂，并且星上处理技术也比较复杂。行特定比特位删除而得到的，但是所有数据合并后能获得原始数据，因此其具有更强的纠错能力。协议的可靠传输机制协议与协议是传输层中两种常用的传输协议，与的面向无连接不可靠不同，是种面向连接的可靠的基于字节流的传输协议。使用协议时，客户端与服务器进行通信时必须先在双方之间建立连接，提供超时重发，捎带确认，流量控制等功能，从而能够保证数据能够从端可靠的交付到另端。使用三个报文完成连接的建立过程，称为三次握手过程，只有建立连接后，才能进行通信，图是三次握手建立连接的过程。客户服务器主动打开被动打开，数据传输万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章卫星网络链路可靠传输机制的研究图三次握手建立连接与连接的建立过程相比，由于半关闭情况的存在，连接的释放过程需要四次握手完成，其过程如图所示。客户服务器主动关闭被动关闭，数据传输，图四次握手释放连接在使用时，由于要建立连接，因此只存在通信双方，多播与广播等协议都不适用于。协议工作在不可靠的协议之上，为了提供面向连接可靠数据传输，采用了下的些机制确认机制保证信息可靠交付的重要手段之，但是在实际应用环境中，数据和确认信息都有可能会丢失，对于每个连接，都管理着四个计时器，分别是重传定时计时器坚持定时器保活定时器和定时器，其中重传计时器就是为了解决这问题。发出个报文后将启动重传定时器，如果在计时器时间内没有收到确认，将重新发送这个报文段。首部包含个位的检验和，必须由发送端计算并填充，接收端进行检验，是个强制性字段，其作用是对检测数据在传输过程中是否发生了错误，如果接收端检测到检验和发生了变化，接收端将直接丢弃该报文并不对该报文进行确认，等到计时器超时后重新发送该报文。传输层的报文到达网络层后，被封装成数据包进行传输，而网络层的数据包可能会出现失序到达的现象，这样也将导致报文失序到达，因此对于失序到达的报文需要进行重新排序后才交付给应用层。数据包还可能存在重复的问题，所以对于重复的数据包也必须在接收端对其进行丢弃处理。万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章卫星网络链路可靠传输机制的研究提供流量控制机制，的流量控制机制的工作原理是对于每个使用协议进行通信的双方都各自维持了个固定大小的缓冲区，接收方只允许发送方发送接收方缓冲区可以容纳的数据，防止发送端速度比接收端接收速度快导致发送数据来不及接收而被丢弃。多路径传输协议多路径传输也是种提高传输质量保证信息传输可靠性的方式。多路传输机制通过将数据分散到多条路径传输，在接收端通过合并等操作获得原始数据，不仅能够充分的利用带宽资源，提高通信网络的吞吐量，而且能够有效提高传输的可靠性。目前多路可靠传输协议主要分为两类种是继承现有的协议，在和套接字之间建立新的层次用于完成连接管理分组调度有序到达等功能，而其他的功能，诸如可靠传输拥塞控制等都交由协议来完成，该方案的缺点在于可能造成缓存阻塞，另外，利用目前的协议难以实现多路径协同机制。另种是在流控制传输协议，的基础上进行修改，使其支持多路径并发传输，如并行多路径传输，等，本小节主要针对后者进行简要的分析。协议是由定义的种新型的传输层协议，它是种基于消息流的可靠传输协议，在两个端点之间提供稳定有序的信息传递。协议在继承传统传输层协议的优点的同时而且增加了其他的特性，最主要的就是多宿性多流性特点，经过长期的实际应用已经被各大操作系统和网络设备生产商普遍接受。多宿性。在传统连接中通信双方之间只存在条链路，当该条链路出现故障或断开时，双方将无法再进行数据传输。协议引入偶联的概念，比连接具有更广泛的概念。通信双方支持多宿主机即台主机同时拥有多个地址，允许通信双发之间同时保持多条通信链路，正常情况下使用其中条链路进行通信称为主路径，其他路径称为备用路径，当主路径出现故障时数据传输会被切换到另外的条正常的备用路径中，只有当通信双方之间的所有链路都不可达时，偶联才会断开。多宿性提高了通信会话的存活性，具有网络级的容错能力。多流性。多流性是协议除多宿性之外的另个重要特性。协议将来自应用层的用户数据分到多个流中进行传输并保持多个流之间的独立性，每个流中可以进行单独的数据传输而不会受到其他流中数据的影响，多个流之间也可以相互合作实现数据有序交付。协议是在协议基础之上发展而来的，采用多条链路并行传输数据，其中每条链路相当于链路，与不同的是通信是只有条路径中有数据传输，而万方数据南京邮电大学硕士研究生学位论文第二章卫星网络链路可靠传输机制的研究中的多条路径可以同时进行数据传输，实现真正的“并行”传输，目前针对国内外做出了很多研究。协议具有以下优势充分利用带宽，提高吞吐量。协议将数据分散到多条路径中进行传输，只要带宽允许，可以充分利用多条路径中的可用带宽资源，提高网络的吞吐量。提高传输可靠性。由于通信双发存在多条通信路径，当条路径出现故障时，通信仍可以通过其他路径继续，提高了传输的可靠性，并有很强的容错能力。提高数据安全性。数据分散到多条路径传输后，每条路径上只包含原始数据的部分，对单条路径上数据的窃取不能获得完整的用户数据，提高了用户数据的安全性。卫星网络可靠传输机制的分析卫星链路的高误码率导致数据传输过程中丢失的可能性较大，导致传输性能大大下降，为了克服这问题，很重要的措施之就是在链路层采用差错控制编码，以达到很低的误码率，从而保证传输新能。这方面的研究在实际中也有很多的应用，如美国的公司的链路加速器采用了动态编码技术，是种结合了数据压缩的级联编码技术，其内码为码率为的卷积码并采用译码，外码为码。纠错编码定程度上可以补偿信道误码，目前卫星信道的纠错编码技术主要有卷积码级联编码码等。其原理都是通过在原始传输数据中加入冗余纠错码，使原始数据获得纠错能力，接收端对接收到的数据进行译码并对传输中出错的比特位进行纠正，降低信号在传输过程中的误码率。前向纠错编码降低了信道误码，但是冗余数据的增加降低了数据传输的有效性。自动请求重传也是也是在链路层上使用的种差错控制方法，自动请求重传即是当接收端发现所接收的数据帧有误则通知发送端重传该帧。通过重传机制保障数据全部无差错的发送到对方，卫星链路的长时延是重传机制的重要影响因素之。自动请求重传包括停等式连续式和选择式三种，由于卫星链路的长时延特性，通常使用的是连续式和选择是。提供面向连接的可靠传输的传输层协议，作为相对于链路层的高层协议，它保证数据可靠传输的手段主要是应答和超时重传机制，但是在卫星网络环境下时延误码率等因素都对协议在卫星网络中的性能造成影响，具体来说主要表现在下几个方面长时延和时延抖动时延主要包括传输时延传播时延和排队时延组成，卫星网络的长时延主要是指传播万方数据单位代码密级硕士学位论文论文题目面向卫星网络的链路可靠传输机制的研究胡涛叶晓国副教授计算机应用技术计算机在通信中的应用工学硕士二零四年三月学号姓名导师学科专业研究方向申请学位类别论文提交日期万方数据万方数据南京邮电大学学位论文原创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京邮电大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。本人学位论文及涉及相关资料若有不实，愿意承担切相关的法律责任。南京邮电大学学位论文使用授权声明本人授权南京邮电大学可以保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子文档允许论文