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卫星网络具有广播特性，强覆盖能力，且能够被灵活部署，被视为下一代移动通信系统重要组成部分。已有的地面网络使用的保障数据高效传输协议无法满足卫星网络长延迟、动态拓扑和星地误码率高等特性。本文在深入分析空间环境特点的基础上，设计了一种新型的构件化卫星网络协议栈模型，并对协议栈中关键服务构件，包括传输控制协议，路由算法和切换管理算法进行了详细研究，实现了卫星网络数据的高效传输。具体工作内容包括:
1)提出了一种构件化的协议栈模型，主要解决层次化网络协议栈模型在灵活可配置等方面遇到的问题。构件化协议栈模型将各种不同的协议或者网络功能模块化为服务构件，设计了一种构件适配器，管理和调度各种功能服务构件，实现了灵活可配置，能够根据不同应用业务需求进行快速调整。构件化网络协议栈模型为研究卫星网络协议提供了很好的协议架构。
2)提出了一种跳到跳和端到端相结合的卫星网络传输控制协议，主要解决已有跳到跳或端到端确认机制在长延迟环境和成段数据丢失等情况下遇到的问题。跳到跳和端到端相结合的拥塞控制协议能够在长延迟和高星地误码率环境下实现低丢包率，高吞吐量和各数据流间的公平性。卫星网络传输控制协议主要包括两方面内容，第一个方面是跳到跳和端到端相结合的数据包确认机制，第二个方面是跳到跳的显示拥塞控制算法。
3)提出了一种无收敛多测度的卫星网络路由算法，主要解决已有卫星网络路由算法在路由收敛和QoS保障等方面遇到的问题。无收敛多测度路由算法能够在高动态拓扑的卫星网络环境中实现数据包的高成功投递率，低延迟和均衡的网络负载。无收敛多测度卫星网络路由算法利用卫星网络链路连接关系特点，主要由三部分内容组成。第一部分是使用节点的地理位置信息和不同路由测度计算路由，第二部分是设计了显示网络负载均衡机制，第三部分是设计了具有路由感知能力的网络编码算法。
4)提出了卫星网络无缝软切换算法，主要解决链路层切换导致上层协议由于需要重新绑定带来的问题。无缝切换算法在传输层提出邻居间快速位置更新通告方法，在网络层提出二维地址空间编址和重叠覆盖区域网络编码技术，能够在存在大量切换的NGEO(Non-geostationaryEarthOrbit)卫星网络环境中实现高吞吐量，短数据队列长度和短数据包延迟。