面向AOS协议的空间网络服务质量保证技术研究

【摘要】：为了满足日益复杂的空间任务发展需求,国际空间数据系统咨询委员会(Consultive Committee for Space Data System,CCSDS)提出了高级在轨系统建议(Advanced Oribiting Systems,AOS)协议,AOS目前已成为国际上各航天大国普遍采用的事实标准。然而,空间链路环境受长时延、带宽不对称、高误码率等影响,对AOS协议下如何提供卫星网络的服务质量保证提出了严峻挑战。本文针对AOS协议服务质量问题进行深入研究,提出了面向AOS协议的服务质量保证方法,并针对异步业务优先级变迁带宽保障问题进行了详细的理论分析,提出了一种基于异步业务的动态优先级带宽动态决策机制,并在Linux内核中进行了设计与实现。主要的工作如下:第一、深入分析了AOS协议八种业务数据流的特点及其服务质量保障需求,提出了一种双层的服务质量保证方法,网络层采用Diff Serv over AOS模型,空间链路层重新定义信号域,实现对业务分类标记以及优先级的赋予,为实时非实时队列调度和插入业务提供更好的服务质量保证。第二、针对AOS协议同步异步业务相并存的情况,提出面向AOS协议的服务质量保证机制,首先对AOS业务队列优先级和虚拟信道进行划分,然后采用同步异步相结合的调度策略,同步信道采用加权轮询(Weighted Round Robin,WRR),异步信道采用优先级队列(Priority Queueing,PQ),既可以较好地支持同步业务之间的调度,又可以有效兼顾异步业务的服务质量保障。第三、在上述AOS业务服务质量保证机制的背景下,针对异步业务优先级变迁对带宽需求发生变化,其它异步业务队列带宽如何调整的问题,进行了详细的数学分析,建立带宽保障数学模型,采用动态相关理论,进行动态规划顺序求解,提出基于异步业务的动态优先级的带宽自适应算法。第四、本文在Linux内核中设计实现了一个新的协议栈——AOS协议栈。自定义AOS协议初始化函数,重点对AOS协议业务数据流程做了详细设计说明,最后将其设计成为一个模块,添加到Linux内核中,通过点对点和单机循环实验。
【关键词】：CCSDS AOS Diff Serv over AOS 服务质量保障机制 动态优先级 Linux内核
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TN915.04