基于ldpc码的空间dtn网络bundle协议优化

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1、硕士学位论文基于LDPC码的空间DTN网络Bundle协议优化OPTIMIZATIONOFSPACEDTNNETWORKBUNDLEPROTOCOLBASEDONLDPCCODE薄海伟哈尔滨工业大学2016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：公开工程硕士学位论文基于LDPC码的空间DTN网络Bundle协议优化硕士研究生：薄海伟导师：杨志

2、华副教授申请学位：工程硕士学科：电子与通信工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2016年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学万方数据Classified Index:TN927+.3 U.D.C:621.396.6Dissertation for the Master’sDegree in EngineeringOPTIMIZATIONOFSPACEDTNNETWORKBUNDLEPROTOCOLBASEDONLDPCCODECandidate：Bo HaiweiSupervisor：Associate Prof. Yang

3、 ZhihuaAcademicDegreeAppliedfor：Master of EngineeringSpecialty：Electronicsand Communication EngineeringAffiliation：Shenzhen Graduate SchoolDateofDefence：December, 2016Degree-Conferring-Institution：Harbin Institute of Technology万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要空间通信环境具有传输时延长、误码

4、率高、链路中断频繁以及双向链路速率不对称等特点，这使得传统的TCP/IP通信协议很难正常工作。因此需要提出一种能够适应这种通信环境特点的网络通信协议。在2002年，有科学家提出了DTN(Delay Tolerant Network)协议体系，作为一种新型的网络体系结构被应用到了空间网络通信中。在DTN协议体系中，Bundle协议是一种很重要的协议，其采用了“托管传输”机制，保证了数据端到端的可靠传输。但是在传输距离较远和高误码率的空间通信环境下，这种传输机制，往往需要多次的交互往返才能完成，所以传输时间仍较大。LDPC码(

5、Low Density Parity Check Code)在AWGN(Additive White Gaussian Noise)信道下的性能接近香农极限，具有非常好的纠错性能且实现复杂度低，所以逐渐引起了研究者和学者的注意。本文将性能优越的LDPC码应用到Bundle协议中，通过信道编码技术优化数据的传输性能，旨在减少数据的交互往返次数，提高链路中数据的传输性能。本文在对传统Bundle协议中Bundle的传输过程学习后，提出了将LDPC码结合到BP(Bundle Protocol)层的思想。并对结合后的数据传输过程进

6、行了分析和推导，并根据发送端的重传数据内容不同，提出了2种重传机制，即重传原始Bundle，和重传编码后的一切Bundle。并分别对各种传输机制的文件交付时间进行了分析和推导。实验表明，在光程比较短时(ms级别时)，丢包率较大时，通过引入LDPC码，在数据包传输过程中，发生丢包时，在接收端首先进行迭代译码恢复，可减少数据包的重传，从而降低传输时延。且通过实验发现，三种传输方法中存在着临界时延，即当传输光程小于此值，采用传统的Bundle传输机制好，传输时延小。当传输光程大于该值时，采用重传机制好，通过采用迭代译码功能，传输

7、时延降低。本文还对BP层中的节点内存释放率进行了分析和推导，提出了基于LDPC码的BP内存释放率模型，并对各种机制的内存释放性能进行了仿真。实验表明，结合了LDPC码的内存存储器，内存释放明显加快。关键词：空间通信；Bundle协议；LDPC码；重传机制；临界时延；内存释放I万方数据哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractThe space communication environment faces the problems oflong transmission delay, high error rate,f

8、requent link interruption and bidirectional asymmetricdatarate etc,this makes it difficult for the traditional TCP/IP communication protocol to work pro