基于Reed-Solomon编码的束流服务协议(BSS)高效传输

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随着越来越多的卫星和太空探测器发射到太空中,以及未来航天业务特别是载人航天的多种多样的任务需求的增加,诸如实时视频等深空网络环境的多媒体业务的前景将会更加突出。束流服务协议(Bundle Streaming Service,BSS)传输方案在2013年被提出,由于其转发策略和充分利用延迟/中断容忍(Delay/Disruption Tolerant Network,DTN)框架的特点,它成为一种具有前途的网络协议方案。然而,BSS传输方案仅仅依靠重传来恢复丢包,使得其在深空环境中进行高质量数据流传输时可能面临巨大的挑战。因为深空环境恶劣,信道误码率高,且传输延时长,这导致丢包较多而出现卡顿,另一方面,过多的重传会导致传输效率低下。本文将纠删码整合到BSS传输方案中,试图通过修复接收端的丢失数据来减少重传,并提高实时传输质量。在综合分析了各种方案的优劣后,本文发现,在传输层加入纠删码具有纠错恢复能力强,实现简洁,实时性表现好等优点。本文还对BSS传输层中实现纠删码的原理和方案进行了研究,给出了多种实现可能。此外,由于BSS传输方案标准化还未完成,本文在ION平台中完成了基于Reed-Solomon(RS)编码的BSS传输方案的一种实现。通过仿真的深空数据流通信测试平台对方案的流交付时间和终端显示效率两项指标进行测试,实验结果表明,基于RS编码的BSS高效传输方案的性能优于原始BSS传输方案,在网络性能和流媒体实时传输性能上有较大优势。并且随着信道误码率和传播延迟的增加,这种优势也增加。实验结果表明,基于RS编码的BSS传输方案能够较好地应对深空中高误码率和长时延的影响,在深空流媒体数据传输服务方面具有良好的前景。
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