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文檔簡介
1、基于空天車地信息一體化的軌道專用網(wǎng)絡技術(shù)1、研究空天車地立體環(huán)境下的信號傳輸機理,突破空間大范圍、長距離寬帶通信技術(shù)(1)研究空、天、車、地立體環(huán)境下的傳輸機制和傳輸原理,確定適合軌道交通安全保障的專用網(wǎng)絡架構(gòu)。(2)研究不同通信基站的大范圍、長距離通信技術(shù),實現(xiàn)一體化專用網(wǎng)絡的高覆蓋、大帶寬及分層通信。(3)研究專用網(wǎng)絡內(nèi)衛(wèi)星、平流層飛艇、無人機、列車及地面基站間的通信方式,確定高可靠通信協(xié)議與通信制式。(4)研究專網(wǎng)在不同應用場景下,通過對組網(wǎng)方式、傳輸協(xié)議等軟硬件技術(shù)綜合優(yōu)化傳輸性能,有效提高專網(wǎng)信息傳輸?shù)姆€(wěn)定性、魯棒性及使用壽命等。大家可以看見每個任務下可能有若干個小技術(shù)點,用(1)、
2、(2)標明。每個小技術(shù)點按照“大致分析每個內(nèi)容中的技術(shù)難點,然后看看現(xiàn)有解決技術(shù)手段有哪些?株洲所是否具備技術(shù)基礎(chǔ)、是否能對該問題進行研究或解決?株洲所不具備的話哪些公司過高??赡芫邆??”的思路,寫個兩三百字即可。任務緊急,麻煩大家按照規(guī)定的時間提交,謝謝,記得解密!研究空天車地立體環(huán)境下的信號傳輸機理,突破空間大范圍、長距離寬帶通信技術(shù);1、研究空天車地立體環(huán)境下的信號傳輸機理,突破空間大范圍、長距離寬帶通信技術(shù)技術(shù)難點:天地一體化存在多個問題:A, 拓撲結(jié)果是動態(tài)變化的;鏈路誤碼率高、鏈路切換不可預知、路由時間有限、鏈路傳輸時延長;B, 網(wǎng)絡存在物理環(huán)路:子網(wǎng)是網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、星座間存在著多路徑
3、傳輸?shù)膯栴}、存在物理環(huán)路;C, 計算能力有限:需要宇航級的芯片處理能力、處理能力有限、存儲能力有限;D, 間距較遠,易受干擾:上下不對稱、傳輸時延大、易受外界干擾、安全威脅和攻擊大。對于網(wǎng)絡協(xié)議體系,是采用IP交換還是采用其他的交換方式,不僅要考慮現(xiàn)有的系統(tǒng),更重要的是要兼顧未來的發(fā)展,傳輸協(xié)議,路由協(xié)議和接入機制都要進行有針對性的設(shè)計和開發(fā)。目前,天地一體化網(wǎng)絡路由協(xié)議正處于“百家爭鳴”階段,普適性較差;現(xiàn)有傳輸協(xié)議主要面向深空段、空間段或鄰近空間段的星際間或星地間通信。針對未來大量用戶的按需接入機制還沒有一個完整的解決方案。安全問題同樣重要?!皬木W(wǎng)絡的物理層到應用層,天地一體化網(wǎng)絡都存在安
4、全隱患,并呈現(xiàn)出與地面網(wǎng)絡不同的安全特征,信息安全保障的任務艱巨。”劉立祥對記者說,天地一體化網(wǎng)絡的無線傳輸特性、復雜組網(wǎng)結(jié)構(gòu)、軟硬件設(shè)計和實現(xiàn)缺陷、空間環(huán)境惡劣等特點,使得它更容易受到竊聽、假冒、信息重放、物理損傷等手段的攻擊和破壞。此外,由于地面設(shè)備、衛(wèi)星和其他航天航空設(shè)備距離較遠,相互之間通信時延較大,通信鏈路也容易受到來自外界的干擾(如宇宙射線、電磁信號等),可能會加大信號傳輸中的錯誤率。光通信技術(shù)的發(fā)展,為綜合傳送各種業(yè)務信息提供了必要的帶寬和傳輸質(zhì)量1)、需要研究空、天、車、地立體環(huán)境下的傳輸機制和傳輸原理,確定采用何種適合軌道交通安全保障的專用網(wǎng)絡架構(gòu);現(xiàn)有的技術(shù)手段:現(xiàn)有的技術(shù)
5、手段是,這個是重點,我需要在這個方面重點調(diào)研一下,比如采用*傳輸方法,導致*;第二:這是基礎(chǔ)、研究,株洲所在基礎(chǔ)研究上面非常薄弱,以前就沒有專門的研究過。只是拿來進行實踐。所以最好說不行,否則誰來搞?株洲所在這個方面技術(shù)儲備非常少,正在起步和積累階段,如果投入足夠的人力和資源,可以對該問題進行研究和解決。株洲所不具備的,航天科技有限公司具備該項基礎(chǔ),此為基礎(chǔ)技術(shù)研究,需要長時積累,我司可以通過發(fā)揮我們的專長:網(wǎng)絡控制方法,列車實時傳輸協(xié)議等方案,推薦與第三方機構(gòu)進行合作??梢院献鞯膯挝挥? 一:中國航天科技集團公司第五研究院第五O三研究所(航天恒星科技有限公司),其已經(jīng)建立天地一體化信息技術(shù)國
6、家重點實驗室;二:北京航空航天大學 電子信息工程學院現(xiàn)有技術(shù):我國天地一體化天基與地基信息網(wǎng)絡1天地一體化天基與地基通信網(wǎng)絡天地一體化天基與地基通信網(wǎng)絡即天地一體化衛(wèi)星通信網(wǎng)與地面通信網(wǎng)。衛(wèi)星通信網(wǎng)與地面通信網(wǎng)一體化即為彼此綜合或融合,它是通信網(wǎng)的重要發(fā)展方向,其典型綜合示例如圖4所示。國際電聯(lián)(ITU)對移動衛(wèi)星通信業(yè)務與地面移動通信業(yè)務IMT2000(International Mobile Telecommunication-2000)的綜合,根據(jù)衛(wèi)星系統(tǒng)與地面系統(tǒng)之間實現(xiàn)綜合的程度不同,把綜合劃分為五個層次:第一層為地理綜合;第二層為業(yè)務綜合;第三層為網(wǎng)絡綜合;第四層為設(shè)備綜合;第五層
7、為系統(tǒng)綜合。圖4 衛(wèi)星通信網(wǎng)與地面通信網(wǎng)綜合示意圖衛(wèi)星通信網(wǎng)與地面通信網(wǎng)綜合,促使天地一體化通信網(wǎng)發(fā)展。隨著衛(wèi)星固定業(yè)務、衛(wèi)星移動業(yè)務、衛(wèi)星廣播業(yè)務三種業(yè)務融合,地面電信網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和有線電視網(wǎng)三網(wǎng)融合,各種衛(wèi)星通信網(wǎng)與各種地面通信網(wǎng)互聯(lián)互通,各個國家之間通信網(wǎng)互聯(lián)互通,未來的通信網(wǎng),將是一個包括地下的光纜,地面的微波中繼和蜂窩移動通信,低軌道、中軌道以及靜止軌道的通信衛(wèi)星系統(tǒng)組成的服務于全球的綜合通信網(wǎng)。它們之間既可以單獨組成通信系統(tǒng),又可以在不同系統(tǒng)間互聯(lián)互通,最后構(gòu)成全球無縫覆蓋的天地一體化的海、陸、空、天共用的能夠提供各種帶寬和多種業(yè)務的全球綜合通信網(wǎng)。2天地一體化天基與地基遙感網(wǎng)絡包含
8、天、空、地的各種平臺和各種遙感傳感器資源的融合構(gòu)想示例見圖5。此圖是天、空、地一體化的地球空間信息智能傳感器網(wǎng)絡(Geoinfo-Sensor-Web, GSW)。智能傳感器是具有信息處理、環(huán)境適應和自我修復功能的傳感器,可采集、處理、交換信息,并自動恢復受環(huán)境影響而降低了的感知性能。智能傳感器一般與微處理器和無線發(fā)送裝置集于一體,稱作無線網(wǎng)絡傳感器節(jié)點。節(jié)點一般置于觀測對象的附近,或與觀測對象直接接觸,甚至埋于感興趣觀測對象當中。圖5 地球空間信息智能傳感器網(wǎng)絡架構(gòu)GSW的天、空、地協(xié)同式骨干網(wǎng)絡包括5層感知網(wǎng)絡平臺:太空平臺,由遙感衛(wèi)星和衛(wèi)星地面接收站組成,衛(wèi)星含各種光學、微波、紅外的對地
9、影像獲取傳感器或重力、磁力、大氣、電離層的傳感器;高空平臺,由平流層氣球組成,含所需的光學、微波、紅外等傳感器載荷和定位及通信裝置;中空平臺,由載人航空攝影測量和航空大地測量設(shè)備組成,含通信裝置和時空、姿態(tài)傳感器;低空平臺,由無人機裝載的攝影測量、工程測量和大地測量設(shè)備組成,也含通信設(shè)備和時空、姿態(tài)傳感器;地基平臺,由CORS(Continuously Operating Reference Stations)網(wǎng)與各種專業(yè)的智能傳感網(wǎng)以及地面地理域情智能傳感網(wǎng)組成,近地或就地感知地理域情信息,它是地球空間信息智能傳感網(wǎng)的地基基礎(chǔ)設(shè)施。上述每一種傳感網(wǎng)絡平臺都有自己的智能化數(shù)據(jù)處理中心,這些處理
10、中心實現(xiàn)互聯(lián)、互通、共享互操作,向用戶提供“所要即所得”的服務。其次是光通信技術(shù)的發(fā)展,為綜合傳送各種業(yè)務信息提供了必要的帶寬和傳輸質(zhì)量;最后最重要的是TCP/IP協(xié)議的普遍采用,使得以IP為基礎(chǔ)的業(yè)務都能在不同的網(wǎng)上實現(xiàn)互通。于是,形成了以寬帶IP網(wǎng)絡即互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)三大網(wǎng)絡融合。本文以保障數(shù)據(jù)可靠傳輸為前提,以大范圍持續(xù)性中繼通信為應用,針對空天信息網(wǎng)絡的特點和信息傳輸需求,在網(wǎng)絡層面進行數(shù)據(jù)傳輸策略的研究。重點針對網(wǎng)絡正常運行時的數(shù)據(jù)可靠轉(zhuǎn)發(fā)和網(wǎng)絡資源優(yōu)化,以及突發(fā)狀況時的網(wǎng)絡維護等問題設(shè)計相應策略,為空天信息網(wǎng)絡實現(xiàn)可靠、高效的數(shù)據(jù)傳輸提供解決方案。本文的主要工作和貢獻包括以下幾個方面:
11、(1)為保障空天信息網(wǎng)絡數(shù)據(jù)的可靠轉(zhuǎn)發(fā),針對網(wǎng)絡高動態(tài)特點,設(shè)計了空天信息網(wǎng)絡的總體路由策略。本文根據(jù)網(wǎng)絡中各類節(jié)點的特點建立了空天信息網(wǎng)絡的體系結(jié)構(gòu)模型,明確了數(shù)據(jù)傳輸過程中各類節(jié)點的功能和任務,并對網(wǎng)絡特點進行了詳細分析。針對空天信息網(wǎng)絡的特點,確定了總體路由機制。在此基礎(chǔ)上針對網(wǎng)絡拓撲的動態(tài)變化,尤其是高動態(tài)用戶的位置變化,提出了路由轉(zhuǎn)發(fā)策略。在路由轉(zhuǎn)發(fā)策略中,通過網(wǎng)絡地址和包頭的設(shè)計以及用戶位置查詢方法,實現(xiàn)用戶高速移動情況下路由的快速建立,并通過路由維護策略保證用戶頻繁切換時數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的可靠性,為高動態(tài)環(huán)境下的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)提供了總體的技術(shù)框架。(2)為實現(xiàn)對業(yè)務需求的保障和網(wǎng)絡資源的優(yōu)化利用,對網(wǎng)絡路由協(xié)議進行了優(yōu)化設(shè)計。本文在分析網(wǎng)絡業(yè)務類型和網(wǎng)絡資源的基礎(chǔ)上,提出了跨層資源優(yōu)化模型,明確了網(wǎng)絡各層協(xié)議的協(xié)作和信息共享方式。然后針對網(wǎng)絡資源受限、網(wǎng)絡狀態(tài)動態(tài)變化和業(yè)務多樣等特點提出了基于跨層資源優(yōu)化的 QoS路由協(xié)議。該協(xié)議設(shè)計了網(wǎng)絡狀態(tài)信息庫、各類業(yè)務的路由協(xié)議優(yōu)化模型以及計算優(yōu)化路徑所需的路由算法,根據(jù)應用層提供的業(yè)務類型、QoS需求以及應用層、鏈路層共同提供的網(wǎng)絡狀態(tài)信息進行路由的優(yōu)化。在數(shù)據(jù)可靠轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ)上,提高了數(shù)據(jù)傳輸效率。(3)為提高 TCP業(yè)務的傳輸效率,優(yōu)化利用瓶頸鏈路資源,對 TCP擁塞控制方法進行了優(yōu)化。本文結(jié)合 TCP原理和空天信息網(wǎng)絡特點,對
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