SCPS/CCSDS协议研究与性能分析

空间数据系统咨询委员会（CCSDS）为遥测、遥控和高级在轨系统（AOS）制定了一系列建议标准。分析了CCSDS空间通信系统体系结构,及空间通信协议标准（SCPS）协议体系,从帧长、队列长度两个方面,提出了一种CCSDS传输协议性能优化方案。仿真结果表明,优化后的空间通信协议大大提高了空间通信系统的性能,具有较高的吞吐率、较小的延时和更好的稳定性。     

利用高级在轨系统实现实时/非实时数据混合传输

星载系统产生的数据分为实时数据和非实时数据,可利用空间数据系统咨询委员会（Consultative Committee for Space Data Systems,CCSDS）制定的高级在轨系统（Advanced Orbiting Systems,AOS）链路协议进行传输。本文重新定义了AOS虚拟信道数据单元（Virtual Channel Data Unit,VCDU）的回放标志位（Replay Flag）,并进一步利用信号域（Signaling Field）的保留位对数据进行优先级划分,最后提出了一种基于数据优先级的虚拟信道调度算法。     

一种基于CCSDS AOS 协议的分包遥测调度算法

目前,大部分航天器都采用了基于CCSDS协议体系的分包遥测体制,具有较好的灵活性及较高的信道利用率.但是,传统的分包遥测体制大多只利用了协议体系中的包多路复用机制,在某些应用场景下,对下行遥测数据流的控制能力显得不足.提出了一种充分利用CCSDS AOS协议信道两级复用机制的遥测数据同步调度算法,在包调度层面进行分系统遥测帧速率控制,在虚拟信道层面进行系统遥测速率控制.相比传统的分包遥测体制,本算法具有更强的灵活性.通过仿真验证了算法的可行性.     

高速红外无线通信帧传输控制优化

红外数据协会(IrDA)最近公布的先进红外协议(AIr)为红外无线局域网的发展奠定了基础。AIr协议在媒体访问控制(MAC)、链接控制和链接管理上选择了无包级确认协议(No PLACK)、包级确认协议(PLACK)、停-等自动重传请求协议(SW-ARQ)等协议。NoPLACK协议提供窗口中帧确认和重传机制，保证不同误码率下的传输，但链路参数选取的不匹配导致吞吐量性能与其数学模型给出的吞吐量公式相悖，实验表明链路参数的优化对链路传输的质量和稳定有重要的影响。本文对其中的主要参数——窗口大小进行优化，并给出协议改进的方法和建议。     

基于CCSDS建议的遥感图像传输系统性能研究

提出了一种新的遥感图像的传输方案.该方案通过将CCSDS AOS建议中的位流业务与回退n帧(GBN)重传方式相结合,对图像进行分块传输,解决了星地链路误码率高导致的遥感图像重构后质量下降的问题.分析了采用不同块长度时系统的归一化吞吐量性能,提出了最优的数据块长度计算方法.仿真结果表明,图像的恢复质量随着信道误码率的增大而下降,但在满足一定的误码率 (<10-4)条件下,可以使恢复的图像达到较大的峰值信噪比(PSNR),满足图像信息的重建要求.     

基于高级在轨系统的可重构复接器的设计

随着空间科学技术的快速发展,航天器的数据传输系统的任务变得日益复杂。传统复接器所支持的业务类型比较单一,其复用方式和调度策略往往都是固定不可变的。本文采用CCSDS建议的高级在轨系统(AOS)体制,设计一个可重构复接器,支持多种业务类型,兼容多种复用方式。通过配置寄存器的方式重构其复用方式和调度策略,具有极大的灵活性。     

基于CCSDS的空间网络跨层安全接入研究

针对高度开放、拓扑多变的空间网络容易受到各种类型的攻击,仅在某一单独层次实施安全防护不能满足空间网络高等级的安全需求的问题,在深入分析CCSDS尤其是数据链路层AOS协议特点的基础上,提出一种空间网络跨层安全接入机制,在网络层和数据链路层建立一体化防护体系,探讨CCSDS协议体系下的实现方式,当对已认证节点信任发生变化时能进行自动调整和恢复,有效提高空间网络移动接入的安全性、适应性及接入性能。     

IP Over AOS的软件设计实现

AOS是一种空间合作开发、空间资源广泛采用的标准,采用AOS技术,对视频数据进行空地传输是势在必行的。针对IP视频数据的空地传输进行研究,采用AOS协议封装,并在地面接收端再将IP数据恢复出来,通过以太网进行传输。根据视频数据的特点,详细描述了传输格式的要求,提出了不同于传统采用FPGA硬件电路实现的软件实现方法,对数据处理过程进行了仿真测试,给出了软件处理的效率,证明了在实际应用中的可行性。     

基于状态着色的水声网络 ＭＡＣ 协议

水声网络中的MAC协议主要采用RTS/CTS机制,然而RTS/CTS控制包不仅限制了并发传输的可能性进而降低了信道利用率和吞吐量,而且造成信道资源分配不公平。为了提高吞吐量、信道利用率和公平性,提出了一种基于状态着色的水声网络MAC协议（State Coloring based MAC, SC-MAC）。在SC-MAC协议中,每个节点根据自身一跳邻居表构建本地分层图,通过侦听数据帧或ACK帧获知邻居节点状态来为本地分层图中的节点着色,并根据本地分层着色图调度包的发送,减少数据帧的碰撞与重传。SC-MAC协议在避免冲突的前提下实现了并行传输。同时,给出基于公平性的退避方案以提高SC-MAC协议的公平性。仿真结果表明,SC-MAC协议与R-MAC协议和slotted-FAMA协议相比在端到端延迟、吞吐量和平均能耗等方面有明显的优势。     

利用高级在轨系统实现高速同/异步混合复接

空间数据传输系统中,音、视频数据的传输变得越来越重要.由于音、视频传输对等时性和实时性要求高,并且视频数据的速率高,数据量大,传统的做法是为音、视频信息单独开辟一个信道传输,但这样会耗费大量的资源.而将视频、音频和异步数据混合复接传输,可以提高信道利用率.针对这种任务,利用国际空间数据系统咨询委员会（CCSDS）高级在轨系统（AOS）建议,提出了两级复用的方案和虚拟信道调度的算法,以满足视频、音频数据传输的等时性和异步数据传输的灵活性,并设计了演示系统.     

基于VoD系统批处理阈值的调度分析

本文运用排队论的方法对视频服务系统批处理情形下的部分指标进行了定性分析，分析了系统服务状态；以用户等待平均数和系统吞吐量为主要考察对象，给出了系统吞吐量 、用户等待平均数、批处理阈值、系统服务强度、用户耐心程度的关系；阐述了用户时延受阈值、服务强度及用户耐心程度的影响。仿真结果表明，这也是一种节省资源、提
提高视频服务水平的有效途径。     

基于IEEE 802．16的QOS研究

在固定宽带接入系统中,如何为具有不同QOS要求的多种类型业务流提供服务质量(QOS)保证是一个很重要并且很有挑战性的课题。尽管IEEE 802.16 MAC协议支持对各种类型应用的QOS保证,但是它没有给出具体的流调度方案来实现QOS要求。要为各种应用提供不同级别的QOS并且保证较高的系统吞吐率,必须在此MAC协议中集成一个QOS架构。这篇论文针对应用于802.16 MAC协议中的QOS架构进行深入的讨论和研究。     

面向CCSDS协议的未知协议逆向工程

空间数据系统咨询委员会(CCSDS)标准协议是国际主流的空间天地链路通信协议,面向CCSDS协议的未知协议逆向工程,可以对卫星天地链路中的未知通信流进行行为分析,也有助于发现和分析针对空间站等国际联网实体的攻击。设计了一种CCSDS协议框架下的未知协议逆向工程分析系统,主要包括系统的架构设计和流程设计。针对该流程中未知协议会话报文字段的迭代式进化树聚类所导致的算法开销过大问题,提出了一种基于反馈型动态豫迟因子的仿射传播聚类算法。仿真实验结果表明,该算法相比通常的非权算术平均聚类算法可以有效提高针对未知协议的逆向工程效率。     

适用于飞行自组网的闲置时隙预约TDMA协议

在飞行自组网中,固定时隙分配时分多址接入（TDMA）协议存在闲置时隙无法成功使用的问题。通过对TDMA协议引入闲置时隙预约机制,提出一种支持业务优先级传输机制的闲置时隙预约TDMA协议。采用短帧长的方式满足协同与控制业务的低时延传输需求,并利用闲置时隙预约机制允许节点使用闲置时隙传输感知业务,从而满足感知业务的高吞吐量传输性能要求。仿真结果表明,与CF-MAC和CTMAC协议相比,该协议能够在降低传输时延的同时,有效提高信道利用率和网络吞吐量。     

Bottleneck Active Node Detouring for capsule-based active network

Active Node is a network device capable of forwarding packets and giving them the computation service in the meantime. It plays a critical role in capsule-based active networks to speed up the development of a protocol and facilitate the deployment of a service inside networks. When getting overloaded, however, it becomes a throughput bottleneck to all Active Applications whose packets traverse the Active Node. It can enable the Bottleneck Active Node Detouring (BAND) proposed in this paper to free Active Applications from the penalty of poor throughput because not all Active Applications need the computation service in the bottleneck Active Node. Besides, it can enable the BAND to give Active Applications other benefits identified in this paper.     

VANET中基于公平性的多信道MAC协议

随着车载无线通信需求的增加,车载自组织网络（VANET）将成为现代智能交通系统的一个重要组成部分。对VANET中多信道MAC层协议进行了研究,提出了一种提升网络公平性的退避算法。车辆通过比较自身已成功发送的业务量与平均业务量的大小,确定不同的退避方案,一定程度上实现网络中车辆的接入公平。考虑到该退避算法在提升公平性的同时,牺牲了一定的网络吞吐量,服务信道不饱和,进一步提出根据车辆密度调整服务预约时期长度的算法,提高服务信道的利用率,增大网络的吞吐量。仿真结果表明,提出的退避算法公平性指数相比于二进制退避算法,提升了约2.3倍,而相比于倍数增线性减退避算法,提升了约2.05倍,网络的吞吐量提高了约16%。     

Data storage auditing service in cloud computing: challenges,methods and opportunities

Cloud computing is a promising computing model that enables convenient and on-demand network access to a shared pool of configurable computing resources. The first offered cloud service is moving data into the cloud: data owners let cloud service providers host their data on cloud servers and data consumers can access the data from the cloud servers. This new paradigm of data storage service also introduces new security challenges, because data owners and data servers have different identities and different business interests. Therefore, an independent auditing service is required to make sure that the data is correctly hosted in the Cloud. In this paper, we investigate this kind of problem and give an extensive survey of storage auditing methods in the literature. First, we give a set of requirements of the auditing protocol for data storage in cloud computing. Then, we introduce some existing auditing schemes and analyze them in terms of security and performance. Finally, some challenging issues are introduced in the design of efficient auditing protocol for data storage in cloud computing.