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软件所发布面向天地一体化组网“天智协议栈”

文章来源:  |  发布时间:2019-07-12  |  【打印】 【关闭

  
      7月5日,在2019软件定义卫星高峰论坛上,伟德国际1946官网正式发布支持天地一体化组网的“天智协议栈”公测版。“天智协议栈”由软件所天基综合信息重点实验室历经十余年研究攻关,可有效推动中国航天系统向网络化、智能化和服务化演进。 
  天智协议栈提供了天地一体化的整体解决方案,可有效支持星座、编队、天空地一体等不同的组网模式;动态可变的组网规模和多样化的业务流程,实现了协议流程的固定化到柔性可重组,信息传输的尽力化到综合安全保障,网络处理的单一化化到传输、计算、存储一体化跨越,填补了国内天地一体组网协议栈设计领域的空白。同时,该协议栈也是“天智”系列软件定义卫星的重要组成部分。
  “天智协议栈”由物理层、链路层、网络层、传输层以及应用层五层组成,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(环境模型、故障模型、安全模型等)。通过不同的功能组合与调用,不仅可支持短报文、文本、指令、语音、图像、视频等常规业务类型,还具有数据分级、安全可靠、实时分发、频谱认知等不同传输模式可供选择。
  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;轻量化的安全协议和满足大规模网络管理的多功能网控协议,能够实现测控、运控、管理的一体化;
  传输层面可充分利用轨道特点,斟辩拥塞起因,可容忍链路大延迟和无规则中断。支持点对点和端到端不同类型的确认模式,支持网络编码传输优化。比TCP数据加速协议、CCSDS-TP协议以及VCP等传输协议性能提高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,将卫星网络的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,除了可利用规划资源外,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。
  与国内外其他系统相比,天智协议栈具有以下鲜明特色: 
  第一,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。
  第二,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%。
  第三,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。
  第四,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;
  第五,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。
  在未来的研发道路上,软件所将开放该协议栈的顶层框架,邀请国内优势单位共同打造“天智协议栈1.0”,加速推进协议栈的完善和应用,为中国航天事业的发展贡献自己的力量。