星際網絡通信協議的應用

唐海洋

（湖南省武岡市第二中學 422000）

星際網絡通信協議的應用

唐海洋

（湖南省武岡市第二中學 422000）

星際網絡通信協議的誕生有效解決了傳統通信模式在太空探測領域中應用的不足，不僅可以保證服務質量，還可以節約資金。本文主要針對星際網絡通信協議的結構與應用進行分析。

星際網絡通信協議；結構；應用

近年來，各個國家都在太空探測領域上投入了大量的人力、物力和財力，學者也發現，傳統的航空航天通信技術已經難以適應深空測探技術的發展，這種傳統地面控制與飛行器單一的點對點通信技術瀕臨淘汰，星際網絡通信協議的誕生有效解決了傳統通信模式的弊端。

1 星際網絡通信協議的結構分析

星際網絡（IPN）可以將探測器、飛行器、登陸車燈裝置與太空探測對象聯合起來，是一種新型的互聯網絡，現有IPN體系的設計參考了傳統網絡體系結構，借鑒了現有的開放性協議互操作標準，不僅可以保證服務質量，還可以節約資金。星際網絡通信協議的結構的核心包括三個子網：

①星際骨干網：該種網絡可以為地球、衛星、太空探測器提供一個穩定的通信設施，還可以在其他的深空通信領域中傳輸網絡節點；②行星網絡：行星網絡包括表面網絡節點與行星衛星網絡組成，可以為行星表面網以及星際骨干網提供信息服務，行星網絡可以用作無線骨干網絡，應用非常廣泛；③星際外延網：星際外延網可以為太空探測器、太空飛行器與軌道空間站提供信息服務，有著良好的通信能力，可以節約大量的資源。

2 星際網絡通信協議的應用

傳統TCP/IP協議性能不佳，如果將其應用在星際網絡通信協議中，無法滿足通信要求，為此，必須要對傳統的TCP/IP協議進行完善，這可以采用兩種方式：①對傳統TCP/IP協議進行優化，但是該種方式無法改變通信協議棧，因此，一般很少使用；②放棄傳統的TCP/IP通信協議棧，設計新的協議體系，該種新型協議體系是基于星際網絡通信的使用要求來設計，雖然應用范圍更廣，但是無法借鑒現有的網絡協議，會耗費大量的人力、物力、財力。但是，實踐證實，在星際網絡通信協議的應用中，無論怎樣進行修改，都無法取得理想的通信效果，因此，有必要建立全新的協議棧，使其更好的適應星際網絡通信的要求。目前，常用的協議類型有幾種：

2.1 行星網絡通信協議

行星網絡與星際骨干網絡之間的通信環境是不同的，從全世界范圍來看，還有大量的地區沒有實現網絡接入，而衛星網絡的應用則為寬帶的接入提供了良好的解決方案。與寬帶網絡相比，衛星網絡覆蓋面積大，不會受到自然災害與地理條件的影響，通信容量大、通信質量高，目前，各個國家都在研究衛星網絡與地面網絡之間的整合，讓網絡通信協議可以在衛星網絡的應用中得到普及。

例如，在TP-Planet中，為了解決網絡吞吐量下降的問題，研究人員提出了AIMD擁塞控制機制，利用新增擁塞窗口算法來替代傳統的算法，提升了鏈路資源的利用率，避免由于鏈路錯誤引發錯誤判斷，提升了計算的準確性。

此外，還可以使用分段TCP協議，雖然在經過修改后，TCP協議可以應用在星際網絡中，但是在部分特殊情況下，即便是最優化的協議，也無法取得理想的效果，為此，可以采用分段TCP協議。其中代表性的有三類：假冒TCP協議，在該種方式中，TCP與一端網關連接，網關可以通知衛星主機，分析出數據傳輸的目的地；分離TCP協議，在該種協議中，TCP協議的連接是經過分段處理的，產生分段的網關需要啟用全新的TCP連接；瀏覽器緩存，如果將用戶直接接入到瀏覽器環境中，那么瀏覽器緩存即可將TCP連接分割開來。但是分段技術的應用也存在顯著的問題，如數據傳輸性是否可靠，路由復雜性大大增加、資源開銷增加等等，且數據在經過加密處理后，就不適宜再采用該種方案了。

2.2 DTNRG通信協議體系結構

雖然CCSDS的通信方案是切實可行的，但它的一個缺點是必須根據不同的通信環境人工選擇不同的通信協議。如果想讓通信協議自動適應不同的通信環境，就必須有一個高度優化的局部網絡通信協議棧。人們發現容忍延遲網絡為這一難題提供了很好的解決方案。容忍延遲網絡是一類特殊的網絡，在該類網絡中，端到端傳播時延很大且端到端的連接很難維持，通信鏈路具有很高的誤碼率和比特差錯率，鏈路傳輸速率一般是不對稱的。星際網絡可以看做一類特殊的容忍延遲網絡。

3 結語

就現階段來看，關于星際網絡通信協議還沒有成熟的算法，雖然協議類型眾多，但是有著各自的不足，在未來階段下，研究人員要需要針對星際網絡通信協議的應用安全性與支撐網絡進行深入的研究。

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1004-7344（2016）35-0247-01

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