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软件所发布面向天地一体化组网的“天智协议栈”

2019-07-15 软件研究所
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  近日,中国科学院软件研究所天基综合信息重点实验室发布支持天地一体化组网的“天智协议栈”。该协议栈支持星座、编队、天空地一体等不同的组网模式,具有动态可变的组网规模和多样化的业务流程,有助于推动中国航天系统向网络化、智能化和服务化演进。

  “天智协议栈”由物理层、链路层、网络层、传输层和应用层等5层组成,包含核心代码411200余行、基础协议模块28个、核心协议模块37个、关键模型15个通过不同的功能组合与调用,可支持短报文、文本、指令、语音、图像、视频等常规业务类型,并提供“数据分级”、“安全可靠”、“实时分发”、“频谱认知”等不同传输模式选择。
  应用层设计了支持不同QoS应用、面向一体化的卫星网络管理协议,能够实现测控、运控、管理的一体化。传输层可容忍链路大延迟和无规则中断,支持点对点、端到端不同类型的确认模式,支持网络编码传输优化,性能较TCP数据加速协议、CCSDS-TP协议、VCP协议等提高20%以上。网络层采用动态网络虚拟化技术,设计了针对单层、双层、三层等不同卫星网络架构以及地面和空间一体化路由机制和地址管理协议,将卫星网络高动态拓扑变化对路由的影响减小到最低,有效支持断点续传和负载均衡,减少源端重路由,性能明显优于快照、状态优化等路由协议。链路层针对卫星和终端的移动性特点,重点设计了一体化网络的移动管理协议、接入和鉴权协议,实现了网络资源的有效管理和开放。物理层采用开放式架构,支持多种编解码模式的自适应,除可利用规划资源外,还支持空闲频谱资源的快速发现,提高未来有限频谱的利用率。
  “天智协议栈”具有多方面特点:支持动态可扩展星座规模,具有星座构型自学习能力,支持卫星节点动态加入和退出,支持卫星节点数目大于1万,终端节点数量优于1000万,协议收敛速度可达秒级;支持不同带宽、不同误码率的链路形态,具有链路特性自感知能力,支持单、双工及激光和L、S、C、Ku、Ka等链路类型,有效数据传输效率优于99%;支持会话、交互、传输、采集等不同的业务类型,具有窄带、宽带业务自适应能力,支持规则和不规则组网模式;采用动态网络虚拟化技术和创新的移动性管理模型,从体系架构上解决了卫星、终端双移动导致的拓扑高速变换、寻址困难等问题;采用C语言实现,具有自主知识产权,具有架构层次化、协议模块化、接口透明化的特点,适用于天地一体化组网、天基物联网、天基互联网、天基编队等不同的组网场景。
  该协议栈是“天智”系列软件定义卫星的重要组成部分。软件所后续将开放该协议栈的顶层框架,加速推进协议栈的完善和应用。
打印 责任编辑:程博

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