Page 41 - 网络电信2016第13期
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解决方案

     3.导航定位                               协议等。DTN采用存储转发的方式，应对网络断续连接的特性。
      导航卫星通过发送导航信号，能够为陆地、海上和空中用           DTN协议将连接分为两类：永久连接和间断连接（包括安排、机
户提供导航、定位和授时等服务，同时临近空间飞行器和地面               会和预测连接），定义了3种数据传输优先级和8种传输选项，
设施能够提供辅助增强定位，并在卫星导航功能失效或收到干               实现数据在异构动态网络中的传输，为空间互联网建设提供可
扰为用户提供替代服务。                               行方案。

    三、空间互联网关键技术                                2.路由技术
                                                数据在网络中传输路径规划需要路由技术的支持。高效、
      空间互联网是地面互联网向空间方向的扩展。然而链路差           可靠的路由技术可以提高网络吞吐量，减少网络拥塞，减少端
异大、拓扑动态和集成异构等特点，对空间互联网应用提出了               到端的时延。而链路差异、动态拓扑和网路异构特点使得传统
挑战，因此亟需在协议体系、路由技术、网络安全和网络仿真               地面路由技术不适用于空间互联网。空间互联网的路由技术亟
等关键技术领域开展研究。                              需深入研究。
                                                （1）卫星通信系统路由技术
     1.协议体系                                     卫星网络拓扑周期性变化，经典的卫星通信系统路由设计
      为完成通信任务，网络中各节点在收发数据时应遵守相应           都采用了离散化的方法，包括虚拟拓扑路由、区域划分路由和
准则，即网络协议。网络协议体系是针对网络各层环境和需求               按需驱动路由。
而形成的网络协议集合，是网络节点互联互通的必要条件。目
前空间互联网使用的协议体系可                                                                          虚拟拓扑路由采用时间离
分为3类：传输控制协议（TCP）                                                                  散，根据卫星运动周期性规律，
/IP协议及改进，空间数据系统                                                                   将网络周期划分为时隙，在时隙
咨询委员会（CCSDS）协议及容                                                                  内网络拓扑保持不变，将动态
迟/容断网络（DTN）协议。                                                                    的网络映射为时间离散的网络快
      （1）TCP/IP协议及改进                                                              照。该类路由借鉴了静态路由计
      传统TCP/IP协议针对地面网                                                             算方案，但对于突发状况适用性
络设计，假定了网络中链路传播                                                                    不强，对节点存储需求较高。区
时延短、误码率低且存在端到端                                                                    域划分路由采用空间离散，将地
的连接。                                                                              球表面划分成不同的逻辑区域，
      而空间互联网长传播时延、                                                                卫星逻辑地址为星下点对应区域
高误码率特性降低了TCP/IP协议                                                                 编号，在路由计算时依据逻辑地
效率，甚至无法完成数据传输。                                                                    址进行规划。该类路由屏蔽了卫
对此研究人员提出了改进协议，                                                                    星节点的移动，但只适用于规则
包括基于参数的改进协议，基于                                                                    拓扑结构网络，计算出的路径未
端到端的改进协议和基于分割的                                                                    必最优。按需驱动路由根据数据
改进协议。基于参数的改进协议优化了参数配置；基于端到端               传输的需求更新网络拓扑，无数据发送时保持拓扑结构不变。
的改进协议修改了传统协议中拥塞控制和差错检测方案，如TP-             该类路由在网络节点数和传输数据量较小的场景中能减小网络
Planet和TCP-Westwood协议；基于分割的改进协议根据具体网      离散数目，但是对复杂网络适应性不强。
络环境，分割数据传输链路并分别对应处理，如空间通信协议                     （2）临近空间通信系统路由技术
标准-传输协议（SCPS-TP）和比例显式控制协议（P-XCP）。               临近空间通信系统包含准静止的高空飞艇、气球和高速飞
TCP/IP协议及改进技术成熟，和地面网络互联简便，然而空间            行的无人机，主要通过节点移动和链路状态预测，或针对卫星-
互联网不同子网对其适应程度不同，因此效率较低。                   临近空间飞行器-地面站多层次的网络结构，设计负载均衡或最
      （2）CCSDS协议                          小跳数的路由方案。
      CCSDS协议是空间数据系统咨询委员会提出的针对空间通              3.网络安全
信的协议体系，包括数据链路层至传输应用层一系列协议，                      空间互联网中开放式的通信环境和异构的网络结构，易受
如CCSDS文件传输协议（CFDP），空间通信协议网络规范协议           到不同层次不同程度的干扰和攻击，带来网络安全威胁。网络
（SCPS- NP），高级在轨系统（AOS）协议等。CCSDS协议虽然       安全与网络建设和应用息息相关，针对空间互联网的安全问题
较为完善，但是不适于移动接入情况，不能直接与传统地面网               需要进一步研究。
络互联。                                            （1）安全协议体系
      （3）DTN协议                                  空间互联网具有多层次的协议体系，针对不同层位置和功
      DTN协议是由Fall等于2003年提出针对空间互联网提出的协     能设计相应的安全机制。安全协议体系应遵守上层安全机制不
议体系。为实现不同子网间异构互联，DTN协议体系在应用层与             能违反底层安全机制和各层安全机制相互关联等要求。具体而
传输层之间引入覆盖层，使子网底层协议能够与子网环境相匹               言，物理层安全服务指数据流机密完整性，数据链路层安全服
配，包含Bundle协议，Licklider传输协议（LTP）和Saratoga  务指连接机密性和认证，网络层和传输层安全指认证、访问控

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