譯者序
互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議 (IP) 網(wǎng)絡(luò)已在全世界廣泛應(yīng)用，現(xiàn)有的地面移動通信系統(tǒng) [如第四代移動通信技術(shù) (4G) 和第五代移動通信技術(shù) (5G) 等]、衛(wèi)星通信系統(tǒng)等構(gòu)成的當(dāng)下網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、通信模式和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議在正常情況下對各類用戶服務(wù)來說是充足且高效的。然而，在某些網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施較差的區(qū)域、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點資源 (能源、波束數(shù)量、拓?fù)涞? 受限等情況下，網(wǎng)絡(luò)無法避免地要面臨中斷問題，不能保證提供持續(xù)、穩(wěn)定的連接。這些網(wǎng)絡(luò)由于無線傳輸范圍、移動速度、網(wǎng)絡(luò)分離、異構(gòu)底層網(wǎng)絡(luò)、重大災(zāi)難或惡意攻擊等可能形成長延遲、高鏈路誤碼率 (BER)、路徑頻繁斷開等特性，學(xué)術(shù)領(lǐng)域通常將此類網(wǎng)絡(luò)稱為延遲容忍網(wǎng)絡(luò) (DTN)。
延遲容忍網(wǎng)絡(luò)具有如下特點：較高數(shù)據(jù)速率，頻繁遭受網(wǎng)絡(luò)分割，承受經(jīng)常性的中斷和失敗，非對稱、較長和可變的相異性，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備受限于能量、帶寬、存儲 / 內(nèi)存和成本，網(wǎng)絡(luò)延遲大、較高的誤碼率等。由于此類網(wǎng)絡(luò)難以滿足當(dāng)下 IP 網(wǎng)絡(luò)的基本假設(shè)，如較短傳輸延遲、低誤碼率及存在端到端路徑等，已經(jīng)無法直接應(yīng)用當(dāng)下成熟的 IP 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)和協(xié)議。
衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)存在覆蓋范圍大、傳輸時延大、航天器節(jié)點資源受限等特點，則是一種典型的 DTN 形式。面向各類空間應(yīng)用的快速發(fā)展和穩(wěn)定傳輸需求，本書研究并介紹了適用于衛(wèi)星通信的延遲容忍網(wǎng)絡(luò)相關(guān)技術(shù)，重點關(guān)注 DTN 如何實現(xiàn)天基通信和觀測等應(yīng)用的成本更低、性能更穩(wěn)定等。
本書共 9 章，第 2 章介紹延遲容忍網(wǎng)絡(luò)；第 3 章回顧衛(wèi)星通信；第 4 章闡述深入延遲容忍衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的具體情況并詳細(xì)分析環(huán)路網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用；第 5 章討論評估延遲容忍衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò) (DTSN) 時需要考慮的相關(guān)性能指標(biāo)，介紹衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)建模的方法以及如何使用模型來計算指標(biāo)；第 6 章討論 DTN 中的路由概念，深入分析接觸圖路由 (CGR) 算法；第 7 章在回顧衛(wèi)星星座的典型構(gòu)型基礎(chǔ)上，介紹交叉鏈接 DTSN 的情況；第 8 章在考慮能源、干擾和平臺架構(gòu)等約束下研究接觸圖路由方法；第 9 章討論 DTSN 的挑戰(zhàn)，附錄討論了 DTSN 的某些應(yīng)用。最后介紹 DtnSim、接觸計劃設(shè)計工具等內(nèi)容。
在本書翻譯過程中，呂建民負(fù)責(zé)第 5、7 等章節(jié)及全文校對把關(guān)工作。同時得到多位同事的大力支持，汪伊婕協(xié)助翻譯第 1、2 章；杜一凡協(xié)助翻譯第 3、4 章；洪贊揚協(xié)助翻譯第 6 章；朱維各協(xié)助翻譯第 8、9 章和附錄等內(nèi)容；周必磊博士在本書的統(tǒng)稿中付出較多精力。同時，本書的出版得到國防工業(yè)出版社編輯的大力支持，其為譯者提供了較多的指導(dǎo)和幫助。在此，向大家一并表示感謝。
受限于時間和部分專業(yè)術(shù)語的表述習(xí)慣等，本書翻譯的不足之處在所難免，希望得到各位讀者的反饋和建議。
譯者2025 年 1 月
目錄
第 1 章 導(dǎo)言
1.1 互聯(lián)網(wǎng)的局限性
1.2 期待互聯(lián)網(wǎng)運行類似實時電話
1.3 延遲容忍異步通信的發(fā)展
1.4 利用延遲容忍網(wǎng)絡(luò)獲得芝加哥天氣預(yù)報
1.5 案例研究：延遲容忍電子商務(wù)
1.6 延遲容忍網(wǎng)絡(luò)與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的關(guān)系
參考文獻(xiàn)
第 2 章 延遲容忍網(wǎng)絡(luò)
2.1 延遲容忍網(wǎng)絡(luò)原則
2.1.1 無客戶端 / 服務(wù)器
2.1.2 捆綁數(shù)據(jù)和協(xié)商參數(shù)
2.1.3 時變性
2.1.4 延遲容忍的應(yīng)用
2.1.5 生存時間
2.1.6 端到端的原則
2.1.7 安全
2.1.8 鏈接對稱性和錯誤率
2.1.9 延遲與中斷
2.2 延遲容忍網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
2.2.1 捆綁
2.2.2 存儲轉(zhuǎn)發(fā)
2.2.3 托管傳輸
2.2.4 匯聚層適配
2.3 延遲容忍網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流
2.4 延遲容忍網(wǎng)絡(luò)與信息中心網(wǎng)絡(luò)
參考文獻(xiàn)
第 3 章 衛(wèi)星通信
3.1 衛(wèi)星鏈路
3.2 通信協(xié)議
3.2.1 CCSDS 遙測遙控和高級在軌系統(tǒng)
3.2.2 CCSDS 近距離空間鏈路協(xié)議
3.2.3 CCSDS 統(tǒng)一空間鏈路協(xié)議
3.2.4 立方星協(xié)議
3.2.5 衛(wèi)星通信服務(wù)
3.3 分布式多址方案
3.3.1 時分多址
3.3.2 碼分多址
3.3.3 頻分多址
3.4 時間同步
3.5 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)
3.5.1 地球靜止軌道網(wǎng)絡(luò)
3.5.2 低軌和中軌網(wǎng)絡(luò)
3.5.3 延遲預(yù)期
參考文獻(xiàn)
第 4 章 深入延遲容忍衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)
4.1 延遲容忍衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用
4.1.1 延遲容忍應(yīng)用
4.1.2 環(huán)路網(wǎng)絡(luò)
4.1.3 延遲容忍地球觀測
4.1.4 深空應(yīng)用
4.2 延遲容忍網(wǎng)絡(luò)：延遲容忍衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)核心
4.3 節(jié)點
4.3.1 地址與標(biāo)識符
4.3.2 轉(zhuǎn)發(fā)器與衛(wèi)星
4.4 接觸
4.4.1 接觸建模精度
4.4.2 接觸和鏈路
4.4.3 多節(jié)點接觸
4.5 接觸計劃
4.5.1 調(diào)度多址
4.5.2 接觸計劃分發(fā)
4.6 案例研究：環(huán)路網(wǎng)絡(luò)
4.6.1 環(huán)路網(wǎng)絡(luò)
4.6.2 用戶如何體驗這項服務(wù)
參考文獻(xiàn)
第 5 章 延遲容忍衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)模型
5.1 性能指標(biāo)
5.2 為什么選擇延遲容忍衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)模型
5.3 時間擴展圖
5.4 接觸圖
5.5 網(wǎng)絡(luò)算法
5.5.1 投遞時間
5.5.2 容量和儲存
5.5.3 最快數(shù)據(jù)投遞
參考文獻(xiàn)
第 6 章 延遲容忍衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
6.1 延遲容忍網(wǎng)絡(luò)協(xié)議
6.1.1 傳輸協(xié)議
6.1.2 管理協(xié)議
6.1.3 安全協(xié)議
6.2 空間延遲容忍網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)
6.2.1 行星際覆蓋網(wǎng)絡(luò)
6.2.2 微型行星通信網(wǎng)絡(luò)
6.3 調(diào)度感知捆綁包路由
6.3.1 接觸圖路由
6.3.2 路由確定程序
6.4 延遲容忍網(wǎng)絡(luò)飛行驗證
6.4.1 EPOXI 深空任務(wù)
6.4.2 UK-DMC 衛(wèi)星
6.4.3 國際空間站
參考文獻(xiàn)
第 7 章 交聯(lián)延遲容忍衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)
7.1 軌道動力學(xué)
7.1.1 太陽同步軌道
7.1.2 兩行軌道根數(shù)
7.2 DTSN 星座設(shè)計
7.2.1 赤道平行編隊
7.2.2 梯形編隊
7.2.3 Walker 編隊
7.2.4 沿軌編隊
7.3 異構(gòu)延遲容忍衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)
7.3.1 異構(gòu)連接
7.3.2 異構(gòu)數(shù)據(jù)速率
7.3.3 異構(gòu)服務(wù)
參考文獻(xiàn)
第 8 章 接觸計劃設(shè)計
8.1 進(jìn)一步處理接觸拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的原因
8.1.1 能源管理
8.1.2 干擾
8.1.3 信道接入
8.1.4 平臺約束
8.1.5 其他原因
8.2 接觸計劃設(shè)計步驟
8.2.1 設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
8.2.2 設(shè)計方法
參考文獻(xiàn)
第 9 章 延遲容忍衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的挑戰(zhàn)
9.1 分片
9.2 擁塞
9.2.1 由存儲耗盡引起的數(shù)據(jù)丟失
9.2.2 由容量不足引起的數(shù)據(jù)丟失
9.2.3 擁塞控制策略
9.3 路由
9.3.1 路由表計算
9.3.2 機會性轉(zhuǎn)發(fā)
9.4 時間分發(fā)
9.5 組播
9.6 前景和影響
參考文獻(xiàn)
附錄 A 延遲容忍衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)工具
A.1 DtnSim
A.1.1 應(yīng)用層模塊
A.1.2 DTN 模塊
A.1.3 COM 模塊
A.1.4 其他模塊
A.1.5 DTN 實現(xiàn)的集成
A.1.6 示例輸出
A.2 接觸計劃設(shè)計工具
A.2.1 接觸計劃確定
A.2.2 接觸計劃設(shè)計
A.2.3 接觸計劃分析
A.2.4 示例場景
縮略語
書單推薦
