聶宇雷，彭鋒彬，張更新，李永強(qiáng)，謝智東，胡　婧

(解放軍理工大學(xué) 通信工程學(xué)院，江蘇 南京 210007)

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深空通信中容遲容斷網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系應(yīng)用研究

聶宇雷，彭鋒彬，張更新，李永強(qiáng)，謝智東，胡婧

(解放軍理工大學(xué) 通信工程學(xué)院，江蘇 南京 210007)

摘要：針對(duì)深空通信面臨的各種問(wèn)題，對(duì)當(dāng)前深空通信中常用的三種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系進(jìn)行了簡(jiǎn)要介紹，并在此基礎(chǔ)上對(duì)比三者優(yōu)缺點(diǎn)，提出其各自的適應(yīng)場(chǎng)景；闡述了未來(lái)深空通信網(wǎng)絡(luò)面臨的困難與挑戰(zhàn)；剖析容遲容斷網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，并介紹了DTN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用研究進(jìn)展；列舉深空通信網(wǎng)絡(luò)DTN協(xié)議體系中的關(guān)鍵技術(shù)，例舉在深空環(huán)境中使用DTN協(xié)議體系進(jìn)行通信時(shí)面臨的諸多問(wèn)題，并展望未來(lái)深空通信中DTN的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：深空通信；容遲容斷網(wǎng)絡(luò)；包裹層協(xié)議；LTP協(xié)議

0引言

衛(wèi)星應(yīng)用與載人航天技術(shù)發(fā)展至今,已經(jīng)取得了巨大的成就,而深空探測(cè),是在現(xiàn)有這些技術(shù)基礎(chǔ)之上,向更為廣闊的宇宙空間進(jìn)行的探索[1]。 與中低軌衛(wèi)星或者航天器不同之處在于，深空航天器在與地面進(jìn)行通信時(shí)，由于通信距離極大，通信鏈路存在巨大的路徑損耗以及通信時(shí)延。近年來(lái)，人們著眼于采用聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以深空互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)，應(yīng)對(duì)深空通信中的巨大時(shí)延。

1998年，由美國(guó)NASA主持的“行星際互聯(lián)網(wǎng)(IPN)[2]”對(duì)在地球以外利用互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)端到端通信的方案進(jìn)行了較為全面的研究。NASA深空互聯(lián)網(wǎng)一般由主干網(wǎng)絡(luò)、接入網(wǎng)絡(luò)、航天器之間的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成[3]，在當(dāng)前已經(jīng)成型的火星通信網(wǎng)絡(luò)中已有實(shí)際應(yīng)用[4]。2004年NASA的空間通信體系結(jié)構(gòu)工作組(SCAWG)[5]將聯(lián)網(wǎng)結(jié)構(gòu)列為其空間通信發(fā)展的長(zhǎng)期戰(zhàn)略；我國(guó)于2006年以建成一個(gè)綜合性的星間、星地以及地面互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)為目標(biāo)，提出了建設(shè)天地一體化航天互聯(lián)網(wǎng)的構(gòu)想[6]。

上述的各類(lèi)空間互聯(lián)體系結(jié)構(gòu)，都涉及到網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)互聯(lián)。而在深空通信場(chǎng)景設(shè)計(jì)一套融合多種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的協(xié)議體系，就必須考慮到在鏈路中斷、傳輸節(jié)點(diǎn)有限的情況下保證可靠地異步傳輸。

容遲容斷網(wǎng)絡(luò)(Delay/Disruption Tolerant Network,DTN)描述了解決行星際互聯(lián)網(wǎng)問(wèn)題所需的體系結(jié)構(gòu)，于2002年由Intel公司伯克利研究實(shí)驗(yàn)室的Fall提出[7]。DTN支持具有斷續(xù)連接、時(shí)延大、誤碼率高等特征的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行互聯(lián)互通。深空探測(cè)、海底長(zhǎng)距離網(wǎng)絡(luò)、軍事戰(zhàn)術(shù)網(wǎng)絡(luò)、傳感器網(wǎng)絡(luò)以及各種受限網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域的研究者都對(duì)DTN這一概念進(jìn)行了深入的研究。

1研究現(xiàn)狀分析

1.1深空通信網(wǎng)絡(luò)的三種主要協(xié)議體系

1.1.1空間IP協(xié)議體系

當(dāng)今地球互聯(lián)網(wǎng)飛速發(fā)展，研究者自然聯(lián)想到直接采用IP技術(shù)應(yīng)用于深空通信之中。以相對(duì)成熟的IP協(xié)議為基礎(chǔ)構(gòu)建空間通信網(wǎng)使得航天成本大幅度縮減，對(duì)未來(lái)的硬軟件升級(jí)也十分便利。在如何利用地面網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)開(kāi)始使用的商用IP協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)空間通信方案方面，美國(guó)戈達(dá)德航天中心的研究項(xiàng)目OMNI(Operating Mission as Nodes on the Internet)已經(jīng)開(kāi)展了很多研究。然而空間IP協(xié)議體系雖然基本可以滿足近地軌道航天器與地面的通信的要求，但是放在深空通信的大環(huán)境下，極高的延遲對(duì)于基于端到端重傳協(xié)議的TCP來(lái)說(shuō)是滿足不了要求的[8]。

1.1.2CCSDS協(xié)議體系

1982年成立的空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢(xún)委員會(huì)(CCSDS)發(fā)布了一系列從物理層到應(yīng)用層的建議[9]。該協(xié)議體系根據(jù)深空通信環(huán)境特點(diǎn)，改進(jìn)了地面標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議，自主開(kāi)發(fā)了一套空間通信協(xié)議規(guī)范(SCPS)[10]。但是，SCPS并沒(méi)有提出適用于通信資源極端匱乏的深空通信環(huán)境下的路由算法，為了保證傳輸?shù)目煽啃裕琒CPS還是采用首先建立鏈路鏈接，再進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪Ｊ健Ｖ貍鳈C(jī)制也還是地面TCP/IP協(xié)議的端到端重傳。CCSDS之后提出的文件傳輸協(xié)議CFDP也僅現(xiàn)定于文件傳輸應(yīng)用，解決辦法不夠完善，體系結(jié)構(gòu)也不完整[11]。CCSDS協(xié)議體系域空間IP協(xié)議體系在近年來(lái)的研究中也有相互的結(jié)合。具體舉例來(lái)說(shuō)，在數(shù)據(jù)鏈路層采用CCSDS協(xié)議的建議，如分段遙測(cè)[12]、分段遙控[13]、Proximity-1等[14]；而在這些協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)層應(yīng)用IP協(xié)議作為補(bǔ)充。這種靈活的解決方案沒(méi)有從本質(zhì)上消除兩種協(xié)議體系在深空通信中的缺陷。

1.1.3DTN協(xié)議體系

容遲容斷網(wǎng)絡(luò)研究小組(DTNRG)以整合高度優(yōu)化的區(qū)域網(wǎng)絡(luò)協(xié)議能力為目標(biāo)，提出了一種基于容延遲網(wǎng)絡(luò)(DTN)的協(xié)議體系[15]。2002年12月，Licklider傳輸協(xié)議(LTP)提出，用于替代TCP/IP。它的協(xié)議棧如圖1所示[16]。

DTN協(xié)議體系結(jié)構(gòu)在一定程度上整合了前兩種分層協(xié)議，并利用自身協(xié)議保證了深空環(huán)境條件下數(shù)據(jù)信息的可靠傳輸。需要注意的是，DTN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系與其他協(xié)議體系不同，DTN網(wǎng)絡(luò)中并不假定發(fā)送端節(jié)點(diǎn)與接收端節(jié)點(diǎn)存在固定的路徑，以存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的模式進(jìn)行數(shù)據(jù)信息與指令信息的傳遞。另外，DTN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議以其特有的所謂包裹層，又稱(chēng)束層(Bundle Layer)覆蓋于不同的受限網(wǎng)絡(luò)之上，作為覆蓋層，束層的作用類(lèi)似于互聯(lián)網(wǎng)中的網(wǎng)關(guān)[10]。

圖1　DTN協(xié)議棧

1.2DTN體系結(jié)構(gòu)

1.2.1束(Bundle)層協(xié)議

圖1中不難看出束層在邏輯上由三部分組成，分別是：應(yīng)用代理、束層協(xié)議代理[8]和匯聚層。應(yīng)用層代理提供了應(yīng)用層與束層之間的接口，而應(yīng)用層為束層提供了相應(yīng)的數(shù)據(jù)服務(wù)，在這里，應(yīng)用層代理對(duì)束層進(jìn)行一些相應(yīng)的配置，并面向用戶提供交互與配置功能。不同的網(wǎng)絡(luò)底層使得DTN需要一個(gè)所謂“匯聚層”提供特定的接口[4]，而這些接口又通過(guò)匯聚層適配器聯(lián)通匯聚層與束層。束層作為全新的協(xié)議，定義了一些全新的概念[6]，諸如DTN網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)關(guān)及域(DTN Gateways and Regions)的概念、觸碰鏈接(contact)、標(biāo)示二元組(Name Tuples)、類(lèi)郵件服務(wù)(A Postal Class of Service)[7]、托管傳輸(Custody Transfer)、鏈路的擁塞和流量控制[8]等等。

如何規(guī)范地開(kāi)發(fā)改進(jìn)包裹層協(xié)議主要在于改進(jìn)包裹格式的邏輯結(jié)構(gòu)及布局，而不是對(duì)協(xié)議中的具體操作進(jìn)行研究和改進(jìn)。

1.2.2匯聚層LTP協(xié)議

LTP協(xié)議是由DTNRG(DTN工作組)開(kāi)發(fā)的一套相對(duì)完善的協(xié)議格式，其針對(duì)點(diǎn)到點(diǎn)環(huán)境中延遲極長(zhǎng)切中斷極為頻繁的問(wèn)題，提供了解決辦法。單個(gè)極長(zhǎng)延遲的鏈路的場(chǎng)景中LTP協(xié)議可以發(fā)揮很大的作用。當(dāng)鏈路中斷時(shí)，航天器可以?xún)鼋Y(jié)所有驅(qū)動(dòng)協(xié)議的計(jì)時(shí)器，當(dāng)通信恢復(fù)時(shí)計(jì)時(shí)器重新開(kāi)啟計(jì)時(shí)?？梢哉f(shuō) LTP協(xié)議設(shè)計(jì)中，計(jì)時(shí)器的設(shè)計(jì)是一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)[9]。

LTP作為一種DTN網(wǎng)絡(luò)中的匯聚層協(xié)議，必須支持包裹層協(xié)議的其他部分要求[10]，它將協(xié)議交換與處理進(jìn)行分離，并定義了如何收發(fā)等相關(guān)問(wèn)題。

1.3DTN協(xié)議體系應(yīng)用研究進(jìn)展

DTN協(xié)議體系具有適應(yīng)長(zhǎng)時(shí)延以及中斷頻繁的鏈路的特性，所以深空通信場(chǎng)景是DTN網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)主要應(yīng)用方向。對(duì)于深空通信的研究主要由兩個(gè)方面，一是技術(shù)體制研究，二是項(xiàng)目驗(yàn)證。而DTN網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的技術(shù)層面研究又可以分為DTN網(wǎng)絡(luò)開(kāi)放性主題研究與傳輸協(xié)議可靠性的研究。

1.3.1開(kāi)放性主題研究

DTN網(wǎng)絡(luò)發(fā)展至今，已經(jīng)從一個(gè)理論初創(chuàng)時(shí)期的研究平臺(tái)逐漸發(fā)展成為一個(gè)體系結(jié)構(gòu)相對(duì)完善，束層協(xié)議以及不同匯聚層相結(jié)合的實(shí)驗(yàn)協(xié)議族。如今，各國(guó)對(duì)于DTN的研究也取得了一定的進(jìn)展，DTN體系結(jié)構(gòu)文檔RFC-4838[13]和束層協(xié)議規(guī)范RFC-5050[4]為DTN協(xié)議結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了理論指導(dǎo)以及規(guī)范形式，關(guān)于安全的附加文檔[14]使得DTN網(wǎng)絡(luò)通信過(guò)程的安全性得到了一定的保證。另外還有一些理論成果諸如：LTP協(xié)議動(dòng)機(jī)RFC-5325[11]、LTP協(xié)議安全擴(kuò)展等。目前國(guó)內(nèi)對(duì)于DTN網(wǎng)絡(luò)的研究主要集中于在移動(dòng)無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用DTN、無(wú)線移動(dòng)自組織網(wǎng)的路由算法等，然而上述這些研究?jī)H限于理論階段，并沒(méi)有從系統(tǒng)的角度提出完善的解決方案[6]。

DTN網(wǎng)絡(luò)在深空通信中的應(yīng)用開(kāi)放研究主題包括：流量與擁塞控制、動(dòng)態(tài)路由[8]、DTN安全認(rèn)證、服務(wù)質(zhì)量以及可靠性等。

1.3.2傳輸協(xié)議研究

DTN網(wǎng)絡(luò)中的束層對(duì)于不同的網(wǎng)絡(luò)底層協(xié)議進(jìn)行了優(yōu)化，需要注意的是，這種優(yōu)化并不能解決具體實(shí)際通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的問(wèn)題，所以在深空通信這種特殊的環(huán)境中應(yīng)用DTN協(xié)議體系必須更為深入地對(duì)底層協(xié)議尤其是傳輸層協(xié)議進(jìn)行研究，只有完善了底層協(xié)議才能保證在鏈路質(zhì)量較為惡劣深空環(huán)境下端到端傳輸數(shù)據(jù)信息的可靠性。在Akyildiz提出的TP-Planet協(xié)議[16]中，中斷狀態(tài)作為一個(gè)標(biāo)示，與協(xié)議操作相結(jié)合[9]，與此同時(shí)，TP-Planet協(xié)議面對(duì)寬帶不對(duì)稱(chēng)的情況，采用了延遲選擇確認(rèn)(SACK)策略，這種機(jī)制有效地避免了數(shù)據(jù)包的丟失，也在一定程度上節(jié)省了鏈路資源。需要注意的是，這個(gè)協(xié)議機(jī)制目前只適合于單跳的深空通信鏈路，沒(méi)有在多跳場(chǎng)景中測(cè)試[18]。

CCSDS在SCPS的一系列建議中提出了一個(gè)SCPS-TP[10]協(xié)議，它基于現(xiàn)有的TCP協(xié)議進(jìn)行了修改與擴(kuò)展，支持不同業(yè)務(wù)需求，也能適應(yīng)各種可靠性要求。

2存在問(wèn)題及解決方法

2.1未來(lái)深空通信網(wǎng)絡(luò)難題

(1)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)共存

由于深空通信各個(gè)環(huán)節(jié)通信環(huán)境以及鏈路組成區(qū)域不同，整個(gè)深空通信將采用不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在未來(lái)深空通信體系架構(gòu)中最重要的就是實(shí)現(xiàn)異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)互通[2]。

(2)前向與反向鏈路不對(duì)稱(chēng)

地面TCP/IP協(xié)議容許的寬帶容量不對(duì)稱(chēng)性為100:1，而在空間通信中，這個(gè)值將達(dá)到1 000:1。在極端情況下，通信信道甚至是單向的。如何處理好寬帶容量的不對(duì)稱(chēng)性也是深空通信網(wǎng)絡(luò)的重點(diǎn)之一[9]。

(3)傳輸延遲不定，延遲長(zhǎng)

由于通信距離的增加，深空通信的單向時(shí)延一般在分鐘甚至小時(shí)級(jí)別，各單位相對(duì)位置也在不斷變化

(4)射頻信道誤碼率高

相比地面TCP/IP協(xié)議可以容忍的10-5誤碼率，深空通信中誤碼率極高，一般為10-1。

(5)鏈路極不穩(wěn)定

通常深空通信鏈路不能保證永久暢通，通常情況是長(zhǎng)時(shí)間中斷或頻繁中斷，由于地球以及行星的自旋，航天器與地面通信節(jié)點(diǎn)或者地球站的通信鏈路平均維持8h，在對(duì)其他天體探測(cè)過(guò)程中，一般有一半以上的時(shí)間航天器被星體遮擋，航天器發(fā)出的消息經(jīng)常需要經(jīng)過(guò)多個(gè)運(yùn)動(dòng)節(jié)點(diǎn)才得以傳輸[13]，所以在深空通信網(wǎng)絡(luò)中經(jīng)常實(shí)時(shí)改變網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

(6)空間通信資源有限

深空通信鏈路容量極其有限，頻帶資源匱乏。

(7)航天器存儲(chǔ)以及處理能力有限

深空通信中時(shí)延極大，為了解決時(shí)延問(wèn)題，一般采用儲(chǔ)存轉(zhuǎn)發(fā)的通信策略，而這就對(duì)航天器性能要求更高

(8)安全性問(wèn)題嚴(yán)峻

深空環(huán)境是開(kāi)放的，通信過(guò)程易受到攻擊，數(shù)據(jù)傳輸安全性與完整性不易保證。

2.2深空通信DTN中有待解決的問(wèn)題

2.2.1數(shù)據(jù)傳輸可靠性問(wèn)題

當(dāng)前束層協(xié)議規(guī)范還沒(méi)有辦法探測(cè)錯(cuò)誤報(bào)或者拒收損壞的包裹[12]，正因?yàn)槿鄙倭诉@種校驗(yàn)機(jī)制，深空DTN網(wǎng)絡(luò)不能保證每一跳接受包裹信息的準(zhǔn)確性。目前行之有效的解決方法是通過(guò)包裹層安全規(guī)范對(duì)數(shù)據(jù)加以約束，并同時(shí)使用可靠性密碼向各個(gè)節(jié)點(diǎn)收到的包提供具有安全附帶作用的檢查。這種檢查雖然一定程度上提高了數(shù)據(jù)的可靠性，卻還不是很完善，需要在之后的研究中解決校驗(yàn)功能存在的漏洞。

2.2.2擁塞控制問(wèn)題

互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議研究中，有關(guān)擁塞控制的很多[11]，但是在DTN中卻很少。與TCP/IP協(xié)議不同的是，DTN協(xié)議結(jié)構(gòu)中不存在端到端的確認(rèn)機(jī)制，這也導(dǎo)致了在DTN網(wǎng)絡(luò)中不可以直接復(fù)制地面互聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用的擁塞控制。要解決DTN中擁塞問(wèn)題，最核心的問(wèn)題就是改變當(dāng)前每個(gè)節(jié)點(diǎn)和包裹操作采用保管傳輸?shù)姆绞絒13]，這種方式大量占用了存儲(chǔ)資源。當(dāng)前DTN網(wǎng)絡(luò)通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)中逆向廣播當(dāng)前整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)內(nèi)存使用情況的方式，使得網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)自我調(diào)節(jié)，從而達(dá)到控制流量的目的。

2.2.3存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和保管傳遞策略

DTN網(wǎng)絡(luò)采用“存儲(chǔ)-轉(zhuǎn)發(fā)”的方式傳輸數(shù)據(jù)信息，這種方法的優(yōu)點(diǎn)在于它可以避免由于鏈路的頻繁中斷導(dǎo)致的丟包問(wèn)題，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)的模式帶來(lái)的是鏈路資源如何合理分配利用的問(wèn)題[17]。從前文所述的深空通信特點(diǎn)可以看出，深空通信鏈路節(jié)點(diǎn)資源可能極為稀少，且節(jié)點(diǎn)間的連接是續(xù)斷的，存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式要求鏈路對(duì)于稀缺的資源必須高效地利用。DTN中提出了一種改進(jìn)型的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式——“存儲(chǔ)-保存-轉(zhuǎn)發(fā)(store-carry-forward)”,這種模式與傳統(tǒng)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)模式不同之處在于，上級(jí)節(jié)點(diǎn)在存儲(chǔ)新接收到的包裹后，一旦發(fā)現(xiàn)下級(jí)節(jié)點(diǎn)可用，便將已接收到的包裹以分段傳輸?shù)姆绞睫D(zhuǎn)發(fā)出去。相比原始的“存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)”模式，這種模式更為靈活，它允許了包裹分段，并可以進(jìn)行重新分段，并在傳輸過(guò)程中自治路由。這種模式需要對(duì)DTN中的包裹層協(xié)議進(jìn)行修改[18]。

2.2.4路由問(wèn)題

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，路由協(xié)議基于源節(jié)點(diǎn)和目的節(jié)點(diǎn)之間的一條穩(wěn)定路徑。而與ad-hoc網(wǎng)絡(luò)不同的是，DTN網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，節(jié)點(diǎn)相對(duì)稀少，采用DTN路由策略一定是典型的確定性路由方案。在深空環(huán)境中，數(shù)據(jù)傳遞時(shí)延大，并存在間歇性鏈路中斷[14]，未來(lái)需要重點(diǎn)研究如何在這種情況下實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的有效多跳傳輸。

2.2.5傳輸層問(wèn)題

DTN網(wǎng)絡(luò)中可能需要兩種模式的傳輸協(xié)議：第一種傳輸協(xié)議需要在DTN不能有效操作時(shí)代替DTN功能(如DTTP和LTP-T)，這種傳輸服務(wù)應(yīng)用在高層，通過(guò)分級(jí)管理的方式為DTN提供傳輸服務(wù)；另一種傳輸協(xié)議應(yīng)對(duì)多跳的端到端傳輸，是常規(guī)深空通信模式下的傳輸協(xié)議。超長(zhǎng)距離下?lián)砣芾砼c端到端可靠性傳輸兩個(gè)問(wèn)題[15]是深空通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議傳輸層協(xié)議有待解決的兩個(gè)問(wèn)題。

2.2.6安全性問(wèn)題

與常規(guī)網(wǎng)絡(luò)模型不同，DTN安全模型由以下四個(gè)部分組成：用戶節(jié)點(diǎn)、DTN網(wǎng)絡(luò)路由器、DTN區(qū)域網(wǎng)關(guān)和DTN證書(shū)認(rèn)證[16]。而目前深空通信網(wǎng)絡(luò)所應(yīng)用的DTN安全技術(shù)中，束的分段交互與密碼機(jī)制受到很大的限制，秘鑰管理機(jī)制也十分不完善，每一跳中的安全機(jī)制也不能達(dá)到要求。

2.2.7時(shí)間同步問(wèn)題

由于深空通信環(huán)境的特點(diǎn)，時(shí)間同步問(wèn)題相對(duì)于地面DTN網(wǎng)絡(luò)要突出得多。深空DTN網(wǎng)絡(luò)中，只有有了基準(zhǔn)時(shí)間、路由計(jì)算以及延遲指令的執(zhí)行與自行停止才能準(zhǔn)確無(wú)誤地完成。而即使產(chǎn)生了正確的路由協(xié)議，鏈路上的各個(gè)節(jié)點(diǎn)也需要根據(jù)這個(gè)基準(zhǔn)時(shí)間進(jìn)行選擇性丟包[15]，所以時(shí)間同步問(wèn)題在深空通信環(huán)境下的DTN網(wǎng)絡(luò)中也顯得尤為重要[17]。

3結(jié)束語(yǔ)

行星際互聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)前國(guó)際研究熱點(diǎn)，而這種極大規(guī)模的空間網(wǎng)絡(luò)，可能需要融合人類(lèi)所有已建成的各種通信網(wǎng)絡(luò)。這些底層協(xié)議互不相同的異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)如何相輔相成地融合、可靠地傳輸各種數(shù)據(jù)信息，是未來(lái)深空通信中應(yīng)用DTN網(wǎng)絡(luò)的主要研究方向，這也為DTN的應(yīng)用提出了迫切的需求。DTN網(wǎng)絡(luò)是通用的且面向消息的可靠體系架構(gòu)，尤其適合深空通信環(huán)境，理論研究與應(yīng)用價(jià)值極高。

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Research on Application of DTN Protocol Architectures in Deep Space Communication

NIE Yu-lei,PENG Feng-shan,ZHANG Geng-xin,LI Yong-qiang,XIE Zhi-dong,HU Jing

(College of Communications Engineering,PLA University of Science and Technology,Nanjing Jiangsu 210007,China)

Abstract：This paper introduces briefly three network protocol architectures used in deep space communication,compares the advantages and disadvantages of these three architectures,and proposes the application scenarios of all three architectures based on the analysis of the challenges and existing problems in the deep space communication.Subsequently,this paper dissects the architecture and analyzes the study progress of DTN.Meanwhile the key techniques of DTN protocol architecture are introduced,and the problems in communications using DTN protocol architecture in deep space environment are discussed.The application prospect of DTN in future deep space communications is envisioned.

Key words：deep space communication;DTN;bundle protocol;LTP Protocol

中圖分類(lèi)號(hào)：TN927

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1003-3114(2016)03-22-4

作者簡(jiǎn)介：聶宇雷(1991—)，男，碩士研究生，主要研究方向：衛(wèi)星通信。張更新(1967—)，男，教授，博士生導(dǎo)師，主要研究方向：軍事衛(wèi)星通信、深空通信。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(91338201，91438109，61401507)

收稿日期：2016-02-02

doi:10.3969/j.issn.1003-3114.2016.03.06

引用格式：聶宇雷，彭鋒彬，張更新，等.深空通信中容遲容斷網(wǎng)絡(luò)協(xié)議體系應(yīng)用研究[J].無(wú)線電通信技術(shù),2016,42(3):22-25，36.