摘要
由于卫星具有强覆盖性以及可避免自然灾害的能力等优势，利用卫星通讯实现天地一体化通信网络系统是当下网络通信的发展方向。将地面网络与卫星网络进行无缝连接实现多种数据类型以及大容量信息数据传输是现在研究的热点。但是，地面通信环境与空间通信环境有很大的差异，因此地面网络的TCP/IP协议并不适用于空间通信，空间通信需要一种适合自身通信环境的协议。由于地面与空间通信网络的协议类型不同，要实现地面通信网络协议与空间通信网络协议的融合就需要一种协议转换机制。 随着地面通信技术的进步，IPv4协议的不足日益成为限制通信发展的因素之一，在此背景下新一代IPv6协议的出现将会替代现有的IPv4协议。本文为了使地面网络与空间网络在IPv6协议层（网络层）实现融合，设计了一种IPv6overAOS网关系统，该系统可实现使用AOS空间数据链路协议的包业务传输IPv6数据包，并具有地址解析功能。 本文主要工作内容如下： 一、针对国内外天地一体化的发展现状，研究了IPv6协议、NDP协议、IPv6组播技术、CCSDS制定的空间通信标准和IPoverCCSDS协议的转换机制，根据目前天地一体化需求设计了IPv6overAOS网关系统总体框架，并在网关系统总体框架中设置了地址解析模块，可以实现网关系统与本侧子网之间的地址解析。 二、对CCSDS封装流程以及AOS包业务进行了重点剖析，设计了系统中AOS传输帧的结构。通过对CCSDS封装包的分片重组实现不定长的IPv6数据包与定长的AOS传输帧的适配。根据设计需求对硬件选型做了介绍。 三、基于FPGA平台使用模块化设计方案对IPv6overAOS网关进行设计和实现，并对各模块设计方法做了详细介绍。使用Vivado2019.1为开发工具，借助其仿真功能对地址解析和协议转换模块进行了仿真，并对仿真结果的正确性做了分析验证。 四、搭建了系统测试环境，使用逻辑分析仪和网络抓包工具对IPv6overAOS网关系统进行了功能验证和性能测试。测试结果表明，IPv6overAOS网关系统可以实现地址解析以及协议转换等功能。
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