IP﹢over﹢CCSDS网关TCP增强关键技术研究

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1、第18卷第4期载人航天VoI．18No．42012年7月MannedSpaceflight85IPoverCCSDS网关TCP增强关键技术研究张亚生，彭华，谷聚娟，宋春晓(中国电子科技集团公司第五十四研究所，石家庄050081)摘要随着空间通信系统的发展，CCSDS建议逐渐成为了空间通信的标准，特别是IPoverCCSDSSpaceLinks红皮书提出以后，IP已经成为空间信息系统的标准上层应用。提出了一种天地通信系统CCSDS加速网关的设计实现方法，介绍了基于加速网关的天地通信网络结构，描述了其关键技术实现，最后对提出的设计实现方法在OPNET中

2、进行了仿真验证。OPNET仿真结果表明，该技术大大提高了TCP应用在空间链路上的传输效率，而且在多连接共享带宽时保持了较好的公平性。关键词IPoverCCSDS；TCP；协议欺骗中图分类号：V443+．1文献标识码：A文章编号：1674--5825(2012)04--0085-05端时延较小；三是链路误码率很低，网络拥塞是造成1引言丢包的根本原因。而在空间通信中，上述后两个假设为了适应空间技术的发展要求，1982年由美国都不满足。天地链路之间时延相对地面网络要大得NASA和国际上的其他空间机构等发起，成立了空间多，这就限制了TCP协议的最大吞吐量；

3、同时空间通数据系统咨询委员会(CCSDS)，其目标是端到端系信中，网络拥塞不再是造成丢包的根本原因，空间链统的数据通信和处理。近20年来，CCSDS推出了一路本身的因素也是造成丢包的根本原因之一。然而整套技术标准(建议书)，其中一部分已直接转化为传统TCP传输协议仍然采取减小发送窗口的方法来国际标准化组织(ISO)的正式国际标准l1]。CCSDS反解决丢包问题，并且空间网络的链路错误常常连续映了世界空间数据系统的最新技术发展动态。目前，发生，发送窗口的不断下降，造成了TCP传输性能的美国NASA、欧洲ESA、日本NASDA等机构在其研严重下降。发的

4、航天器、地面站上都已全部或部分采用该标准，IPoverCCSDSSpaceLinks红皮书(草案)规定以便数据系统互联，彼此互相支持。了IP协议和CCSDS空间数据链路协议的转换格式，另一方面，鉴于TCP／IP技术在地面网络上取得但它并没有规定IP上层协议在空间通信的增强标的巨大成功，CCSDS建议组织提出了IPoverCCSDS准。为提高TCP在空间通信中的性能，满足未来空间SpaceLinks红皮书(草案)圆，在该建议中IP已经成站天地信息传输对多任务、互操作、交互式、宽带化为空间信息系统的标准上层应用，目前该建议的研的支持要求，必须积极开展空

5、间通信中IP增强技术究已经成为天地信息传输新的热点。然而作为IP协研究。议之上的主要应用协议TCP用于空间通信时效率很2国内外研究情况低。TCP协议基于以下3个主要假设：一是发送和接收之间存在端到端路径；二是发送和接收之间端到近年来，国际上许多知名的大学、标准化组织收稿Et期：2011-05—10；修回日期：2011-08—07基金项目：载人航天领域预先研究项目(030104)作者简介：张亚生(1969一)，男，硕士，高级工程师，主要从事卫星IP网研究工作。E—mail：zyscetc@sina．com86载人航天第18卷(IETF、ITU．T、A

6、NSI)、电信和计算机网络公司及其各表2SCPS—TP协议3连接传输速率列表国或跨国的研究机构都积极投入了大量的人力和物信道带宽连接1传输速率连接2传输速率连接3传输速率力进行这一领域的研究，并取得了些初步的成果。这／(Mbit／s)／(kByte／s)／(kByte／s)／(kByte／s)些成果主要以改善无线网络(包括空间通信)下的155．4944．7538．40TCP性能为首要目标，解决方案主要涉及以下三个2159．4279I3759．00方面：链路层优化、TCP优化以及性能增强代理方4310．82142．05129．84案。无线信道TCP加

7、速方案见表1。8474．58342．97207．79表1无线信道TCP加速方案享带宽时保持了良好的公平性。加速方案解决措施3天地通信网络结构链路层优化路径最大传输单元发现、调制与FEC编码优化TCPPeach~1、TCPWestwoodt4]、TCPHyblate和天地一体化信息传输系统中，地面网和空间站TCP优化SCTP~等内部网均为TCP／IP网络，CCSDS加速网关配置在天性能增强代理TCP欺骗和TCP分段(sces—TP网关等)地链路的两端，实现IP协议和CCSDSAOS空间数据链路协议的转换，网关间进行点到点的传输，将在大多数情况下，尤其

8、是在商用操作系统中，用IPv4数据包直接封装到AOS数据帧中通过网关进户不能对终端的协议栈随意进行修改。这就要求必行传输。