IP卫星通信系统路由技术研究解析
卫星网络路由技术_
软件学报ISSN 1000-9825, CODEN RUXUEW E-mail: jos@Journal of Software,2014,25(5):1085−1100 [doi: 10.13328/ki.jos.004581] +86-10-62562563 ©中国科学院软件研究所版权所有. Tel/Fax:∗卫星网络路由技术卢勇2, 赵有健1, 孙富春1, 李洪波1, 倪国旗2, 王殿军11(清华大学计算机科学与技术系,北京 100084)2(空军空降兵学院,广西桂林 541003)通讯作者: 卢勇, E-mail: lysky007@摘要: 卫星网络周期性动态变化的拓扑对路由协议的设计提出了新的挑战.由于传统网络的路由协议不再适用于卫星网络,许多针对卫星网络的路由技术被相继提出来.在简要介绍卫星网络架构与拓扑控制策略的基础上,根据卫星网络路由技术的发展脉络,从分类的角度重点阐述了一些关键路由技术的核心机制、特点以及存在的主要问题.最后,针对应用需求,提出了卫星网络路由技术的发展趋势.关键词: 卫星网络;路由中图法分类号: TP393中文引用格式: 卢勇,赵有健,孙富春,李洪波,倪国旗,王殿军.卫星网络路由技术.软件学报,2014,25(5):1085−1100.http://www./1000-9825/4581.htm英文引用格式: Lu Y, Zhao YJ, Sun FC, Li HB, Ni GQ, Wang DJ. Routing techniques on satellite networks. Ruan Jian Xue Bao/Journal of Software, 2014,25(5):1085−1100 (in Chinese)./1000-9825/4581.htmRouting Techniques on Satellite NetworksLU Yong2, ZHAO You-Jian1, SUN Fu-Chun1, LI Hong-Bo1, NI Guo-Qi2, WANG Dian-Jun11(Department of Computer Science and Technology, Tsinghua University, Beijing 100084, China)2(Air Force Airborne Academy, Guilin 541003, China)Corresponding author: LU Yong, E-mail: lysky007@Abstract: The periodic and dynamic topology of satellite networks poses new challenge to the design of routing protocols. Since therouting protocols of conventional networks can not be effectively applied to satellite networks, many new routing techniques for satellitenetworks were put forward. With an introduction to satellite network architecture and topology control strategies along with thedevelopmental history of routing techniques on satellite networks, this paper summarizes the core mechanism, feature and major problemsof some important routing techniques of satellite networks from the classification perspective. Considering application requirements, thepaper also suggests the future trends towards the development of routing techniques on satellite networks.Key words: satellite network; routing运行于轨道的卫星通过星间链路构成的新型网络体系成为全新的全球通信模式,在空间信息获取和全球无缝通信领域发挥着地面网络无法比拟的作用.随着第一个全球个人通信Iridium计划[1]的公布,卫星网络开始引起广泛的关注与研究.目前,公开的卫星网络架构主要有Teledesic[2],Iridium[1],Celestri[3]以及NeLS[4].其中,Iridium卫星网络已在轨运营服务.由于地面网络受地理条件、自然灾害等多种因素的限制,卫星网络将为下一代互联网随时随地的全球通信能力发挥基础性的作用.随着空间信息技术的迅速发展,各国普遍意识到:卫星网络在全球通信、导航定位、气象预测、环境与灾∗基金项目: 国家自然科学基金(61233007, 61373144); 国家重点基础研究发展计划(973)(2013CB329105, 2012CB821206); 国家高技术研究发展计划(863)(2011AA010704); 北京市自然科学基金(4122037)收稿时间:2013-06-25; 定稿时间: 2014-01-261086 Journal of Software软件学报 V ol.25, No.5, May 2014害监测、资源探测和军事应用等方面将发挥越来越重要的作用,以卫星网络为核心的空间网络平台日益成为各国持续研究与发展的战略性工程.2012年10月25日,我国第16颗北斗导航卫星发射的成功,标志着北斗导航卫星系统又迈出重要的一步;同时,卫星组网计划正稳步推进.未来几年,我国发展的卫星将逐步构成主体空间网络系统,在空间信息资源的利用方面将会有实质性的突破.因此,当前卫星网络的研究对于促进我国空间信息技术的发展具有重要的意义.卫星网络路由技术作为卫星网络通信协议的核心,承担着星间数据传输的重任,决定着卫星网络的整体性能.因此,卫星网络路由技术的研究非常必要.卫星网络拓扑的动态性导致传统的TCP/IP协议不能直接应用于卫星网络.自20世纪90年代以来,国内外针对卫星网络进行了深入的研究,集中体现在星座设计、路由技术、传输层控制以及安全隐私等方面.其中,路由技术是卫星网络的热点研究问题.各种针对卫星网络的路由技术被相继提出来.本文首先对卫星网络的体系结构、拓扑控制策略进行介绍;然后,以卫星网络路由技术的发展过程和应用背景为依据,对不同的路由算法进行分类,从中选择重要的路由算法进行分析,阐述其核心机制、主要特点及存在的主要问题;最后指出卫星网络路由技术的发展趋势,为进一步研究提供参考.1 卫星网络构架1.1 卫星分类卫星的轨道类型与轨道高度决定了卫星的运动特征.卫星轨道一般分为椭圆轨道与圆轨道.椭圆轨道以地球为焦点之一,而圆轨道以地球为圆心.椭圆轨道卫星的运动速度受卫星与地球之间的距离的影响,近地点速度快,远地点速度慢,故一般在远地点建立卫星与地球之间的通信.典型的椭圆轨道卫星有俄国的Molniya系统和Tundra系统[5].与椭圆轨道不同,圆轨道能够保证卫星以恒定速度绕地球运行,便于卫星之间星间链路的建立,因此,卫星网络一般采用圆轨道.此外,由于地球近层宇宙空间存在两个由高能带电粒子组成的强电磁辐射带,高度分别位于1 500km∼5 000km与13 000km∼20 000km之间,以其发现者范⋅艾伦(Van Alan)命名,如图1所示.为了躲避范⋅艾伦带与大气阻力的影响,低地球轨道(LEO)卫星的轨道高度一般位于500km∼1 500km,中地球轨道(MEO)卫星的轨道高度位于5 000km∼10 000km,地球同步轨道(GEO)卫星的轨道高度为35 786km.轨道高度决定卫星的轨道周期以及与地面通信的传播时延.与GEO卫星相比,LEO与MEO卫星能够提供更短的传播时延与发射能量需求,广泛应用于卫星网络的设计,但它们更低的轨道高度导致更快的运动速度,增加了通信协议设计的复杂性.LEOMEOGEOFig.1 Satellite orbit selection图1 卫星轨道选择卢勇 等:卫星网络路由技术10871.2 卫星星座设计 迄今为止,主要有两种星座设计用于卫星网络:Walker delta(倾斜星座)与Walker star(极轨道星座).Walker 星座一般可形式化为N L ×M L /N L /F (F =0,1,…,N L −1)[6],其中,M L 为单个轨道内卫星数目,N L 为轨道数,F 为相位因子.图2显示了两种星座构型.倾斜星座中轨道倾角小于90°,一般位于40°∼60°之间,相邻轨道在赤道面的角距离为360°/N ;极轨道星座中轨道倾角接近于90°,一般位于80°∼90°之间,相邻轨道在赤道面的角距离为180°/N .(a) Walker delta 星座 (b) Walker star 星座Fig.2 Walker delta and Walker star constellation图2 Walker delta 与Walker star 星座不考虑卫星失效的随机性,卫星网络采用的星座设计决定了拓扑变化特征.一般情形下,卫星网络包含两种类型的星间链路:轨道内相邻的卫星构成轨内链路,相邻轨道相邻的卫星构成轨间链路.极轨道卫星网络存在两个相邻的轨道,其卫星运动方向相反,形成一个所谓的缝隙(seam),如图3所示.由于在缝隙两侧建立跨缝链路代价昂贵[7],且Gavish 等人[8]验证了跨缝链路对端到端时延产生次要的影响,因此一般情况下不考虑极轨道卫星网络的跨缝链路.极轨道卫星网络的轨间链路在进入极地区域时会断开连接,离开极地区域后重新建立连接,直接造成其拓扑的动态性.此外,极轨道卫星网络另一个不利在于对地球覆盖的不均匀:人口密集的赤道附近覆盖稀疏,而人口稀疏的两极区域却覆盖密集.与极轨道卫星网络不同,倾斜轨道卫星网络能够实现均匀的全球覆盖,如图4所示,但对轨间链路的建立提出更高的要求.随着技术的发展和研究的深入,如果选择合适的星座参数,倾斜轨道卫星网络可建立永久的轨内链路与轨间链路,如Celestri 系统.Suzukia 等人[9]对该类型卫星网络的星座设计进行了详细的分析.Interplane ISL SeamInterplane ISL Fig.3 Satellite network with Walker star 图3 Walker star 卫星网络Fig.4 Satellite network with Walker delta [10]图4 Walker delta 卫星网络[10] L Δω=π/M L (F =N L /2)L Δω=2πF /(N L ×M L )1088Journal of Software 软件学报 V ol.25, No.5, May 2014卫星网络根据不同轨道高度的层次配置,可分为单层卫星网络与多层卫星网络.单层卫星网络由轨道高度相同的卫星通过星间链路构成.根据选择的轨道高度,单层卫星网络又可分为LEO 卫星网络和MEO 卫星网络.多层卫星网络由不同轨道高度的卫星通过轨间链路和不同卫星层之间的层间链路构成,如双层LEO/MEO 卫星网络[11]、双层LEO/GEO 卫星网络[12]以及三层LEO/MEO/ GEO 卫星网络[13].与单层卫星网络相比,多层卫星网络能够提供更强的计算能力、数据传输能力以及通信协议设计的灵活性.随着空间通信技术的发展和应用需求的提升,多层卫星网络成为未来空间网络发展的主要趋势.1.3 卫星网络拓扑控制策略由于卫星严格的轨道运动,卫星网络的动态拓扑呈现周期性与可预测性,这是区别于其他动态网络,如自组织网络、传感器网络的主要特征.基于这一特点,卫星网络的路由技术一般采用拓扑控制策略来屏蔽拓扑的动态性,然后,针对静态的拓扑序列进行路由优化计算.目前,卫星网络的拓扑控制策略主要包括虚拟拓扑策略[14−16]、虚拟节点策略[17,18]和覆盖域划分方法[19].虚拟拓扑策略将卫星网络的动态拓扑进行离散化,一个系统周期T 可划分为若干个时间片[t 0,t 1],[t 1,t 2],[t 2,t 3],…,[t n −1,t n ],星间链路的变化仅在时间点t 1,t 2,…,t n 发生,且每个时间片[t i ,t i +1]内卫星网络假定拓扑不变.其中,以快照概念[16]为典型代表,其形式化描述由Fischer 等人[20]完成.在快照概念中,一旦任意星间链路临时断开或重新连接,一个不同于先前的快照就形成了,每个快照内卫星拓扑固定不变.为了描述卫星网络快照的变化规律,Wang 等人[6]给出了LEO 卫星网络快照数目与快照长度的理论计算公式.虚拟节点概念最早由Mauger 等人[17]提出,后来经Ekici 等人[18]推广应用到LEO 卫星网络的分布式路由技术.虚拟节点方法的基本思想是:利用卫星逻辑位置的概念,形成一个覆盖全球的虚拟网络,网络中每个节点即为虚拟节点,由最近的卫星提供服务.虚拟节点策略能够屏蔽卫星的运动,考虑卫星网络为固定拓扑结构.目前卫星天线系统主要有两种工作方式:卫星固定足印与地球固定足印模式[21],如图5所示.在卫星固定足印模式下,卫星与其足印同步移动.在地球固定足印模式下,卫星能够自动调整天线,一段间隔内保持足印固定不变.虚拟节点策略的有效实现,需要借助卫星天线系统地球固定工作模式的支持[21].Lu 等人[22]对基于虚拟节点策略的虚拟拓扑进行了形式化、优化设计,并且阐述了其重要特征.此外,Hashimoto 等人[19]也提出了覆盖域划分的概念.其基本思想是:将地球表面按等间距划分为多个蜂窝(cell),每个蜂窝由最近的卫星提供服务.由于地球的自转与卫星的运动,采用该策略的每个卫星需要更新网络的拓扑信息,源卫星在转发数据前,需要根据目的节点的地理坐标计算相应的目的卫星.基于虚拟节点与覆盖域划分拓扑控制策略的本质区别在于构建虚拟网络的模式:虚拟节点策略构建的虚拟网络独立于地球的自转,与地球的地理位置无关;基于覆盖域划分的策略将划分的地球区域形式化为虚拟的节点,构成与地球同步运动的虚拟网络.Fig.5 Operation mode of satellite antenna [21]图5 卫星天线工作模式[21]卫星网络的拓扑控制策略直接影响到路由技术的设计.如果拓扑控制策略产生较多的拓扑变化,则不利于高效路由算法的实现.为了显示不同拓扑控制策略的特点,从天线工作模式需求、拓扑变化数目、适用的星座(a) 卫星固定足印 (b) 地球固定足印卢勇 等:卫星网络路由技术 1089 限制等方面对这3种拓扑控制策略进行了对比分析,见表1.可以看出:虚拟拓扑策略与覆盖域划分适用限制少,但产生的拓扑变化较多,额外计算负载大;虚拟节点策略适用范围有限,但具有拓扑固定不变、无额外计算负载的优点.实际应用中,需要针对不同的环境采用相应的拓扑控制策略.Table 1 Comparison of topological control strategy表1 拓扑控制策略对比TopologicalcontrolAntenna operation Snapshots (system cycle) Limited constellation Computing mode Computational complexity Virtual nodeEarth-Fixed footprint One Walker star No Low Covering domain partition Arbitray Many No Distributed Normal2 卫星网络主要路由技术分析通过对卫星网络路由技术的研究,本文根据卫星网络路由技术的发展脉路以及相应特点进行了分类,如图6所示.基于该分类,我们将系统地阐述一些重要单播与组播路由技术的主要功能、机制与特点. Routing techniques forsatellite networksRouting in multi-layered satellite networks Routing in single layeredsatellite networksConnection-Oriented routingConnectionless routing On-Demand routing IP-Basedrouting Traffic allocating routing IP-Based routing QoS routing Traffic balance routing Multicast routing Multicast routingFig.6 Taxonomy of routing technologies for satellite networks图6 卫星网络路由技术分类2.1 单层卫星网络路由技术2.1.1 基于连接的路由技术为了融合ATM 网络与电路交换语音网络在卫星网络中的应用,早期卫星网络的路由技术主要采用基于连接的路由模式.Werner 等人[14]首先在LEO 卫星网络中引入ATM 网络路由的概念,将路由策略分两个过程:首先,采用虚拟拓扑方法,将连续时变的卫星网络离散化为一系列静态拓扑,离散时间片选取以物理拓扑与链路长度的变化为依据,然后计算所有离散拓扑序列中任意卫星之间的路径集合;其次,根据优化目标从路径集合中选择最优路径.Chang 等人[15,23,24]将LEO 卫星网络模型为系统周期内一系列等长时间的有限状态自动机FSA(finite state automata),利用卫星之间的可视性建立每个状态的可视矩阵,然后根据流量需求计算最优链路分配机制,实现有限链路资源的充分利用.由于系统周期内大量的离散拓扑序列,这些算法一般采用集中计算方式,缺乏对流量拥塞、卫星失效的自适应能力.此外,这些算法仅仅考虑了动态拓扑控制策略与星上路由,没有处理链路或星间转交引起的路径变化问题.根据前面的描述,在极轨道LEO 卫星网络中,轨间链路会出现临时关闭与重建,链路转交频繁发生,导致已经建立的星上路径需要频繁更新,即需要重路由过程.显然,基于连接的路由策略中频繁的重路由会导致额外的信号负载和系统性能的降低.为了减少链路转交次数,Werner 等人[25]提出了LEO 卫星网络中ATM 路由的优化算法,优化目标为尽可能减少链路转交次数.为了进一步满足时延敏感性应用如语音通话的需求,Werner 等人[26]在卫星网络ATM 路由机制上引入滑动时间窗口的概念,时间窗口尺寸大于平均呼叫持续时间,并保证在时间窗口内产生最少的链路转交次数,从而减少由链路转交引起的时延抖动.由于LEO 卫星的高速运动(26 000km/h,1090 Journal of Software软件学报 V ol.25, No.5, May 2014即7km/s),会话期间服务于地面终端的卫星可能需要切换,该过程称为星间转交.它主要包括两种:如果会话期间服务于地面终端的卫星切换到同轨道下一颗卫星,该转交称为轨内转交;如果切换到相邻轨道的卫星,则称为轨间转交.前面的算法虽然考虑了星上链路转交的问题,但并未考虑星间转交的问题.为了解决星间转交引起的重路由问题,Uzunalioglu等人[27]提出了针对极轨道LEO卫星网络的FHRP重路由协议(footprint handover rerouting protocol).该协议利用极轨道LEO卫星网络拓扑的规则性与可预测性,提出了星间转交发生时依然维持路径最优化的规则,主要包括增量与足印重路由两个阶段:第1阶段主要解决地面源与目的终端之一发生星间转交时路径变化的问题;第2阶段主要用于源与目的终端都发生星间转交后的重路由问题.基于FHRP,Uzunalioglu等人[28,29]进一步提出以减少链路转交次数为目的概率路由协议PRP (probabilistic routing protocol).由于语音的呼叫持续时间为随机变量,PRP寻找会话连接期间以一定的概率p不会发生链路转交的路径,即满足:P(min(T C,T hr)<T i,lh)>p,其中,T C为剩余会话持续时间,T hr为路径建立与星间转交重路由之间的间隔,T i,hr为路径建立与卫星i发生链路转交的间隔.实验结果显示:通过在减少链路转交次数与降低呼叫阻塞概率之间的折中,概率p值被选为0.9时能够产生较好的效果.尽管PRP与FHRP能够以较小的额外通信、计算与存储负载快速实现星间或链路转交时的重路由问题,然而它们以时间均衡流量为假定,与现实复杂的流量分布相违背.而且,由于PRP或FHRP缺乏流量平衡能力,单一的计算路径容易被突发流量拥塞,而源与目的端之间其他路径上的链路不被充分利用.大部分早期基于连接的路由算法集中于解决路径变化引起的重路由问题,一般采用离线集中计算方式,缺乏对流量拥塞与卫星失效的快速响应.随着Internet在21世纪的迅速推广,基于无连接的路由技术在卫星网络中得到广泛的应用与发展.2.1.2 无连接路由技术(1) 基于IP的路由技术Hashimoto等人[19]首先提出了针对LEO卫星网络基于IP的路由算法.该算法利用覆盖域划分的概念,将地球表面按边长160km的长度划分为宏蜂窝,每个宏蜂窝进一步划分为边长相等的9个蜂窝,一颗LEO卫星可最多覆盖64个宏蜂窝.每个IP分组被分片为多个卫星信元S_cell,每个S_cell头部包含如下信息〈宏蜂窝ID;蜂窝ID;终端ID;数据报ID;序列号;TTL〉,其中,前3个域构成类似IP地址的虚地址VID,且源终端通过地面网关获得目的终端的虚地址VID.星间路由时采用分布式转发,每个卫星计算全局拓扑信息,利用S_cell的地址计算最短的下一跳.Ekici等人[18,30]进一步提出了分布式数据报路由协议DRA(datagram routing algorithm).不同于覆盖域划分策略,DRA采用虚拟节点策略屏蔽卫星的移动性,考虑极轨道LEO卫星网络具有静态的二维mesh拓扑,并采用分布式策略实现最短传播时延路由.与前面的路由算法相比,DRA仅仅根据目的节点的位置来转发分组,几乎不需要额外的计算与存储负载.Henderson等人[31]也提出了针对LEO卫星网络的分布式路由算法.该算法的基本过程是:首先以目的卫星为中心,在一定半径范围内进行链路状态洪泛,利用Dijkstra最短路径算法计算最优路径;而对范围之外的路由则利用网络的二维mesh拓扑特点,按目的节点的位置转发分组.尽管也提出了其他一些基于IP的分布式路由算法[32−34],但基本路由策略仍与DRA相同.除了极大程度地降低了路由的计算与存储负载,这些分布式算法能够在一定程度上消除卫星失效与流量拥塞的影响,但它们的路由决定局限于本地信息,不能从全局解决这些问题.例如,DRA实际上只能容忍任意卫星的一个邻居出现失效,如果某卫星两个邻居同时失效,则DRA缺乏有效的容忍策略实现容错路由.而且,由于高纬度地区的轨间链路距离更短,其传播时延大大低于赤道附近轨间链路的传播时延,DRA容易导致高纬度地区的卫星链路发生拥塞.尽管Lu等人[35]将二维mesh并行处理系统的容错路由策略进行改进,在路由层面将极轨道LEO卫星网络发展为自适应无死锁的容错路由系统,并利用分布式策略以降低系统负载,但他们没有考虑链路拥塞问题.随着基于Internet应用的迅速增长,这些分布式路由算法由于优化目标的限制导致路由性能有限,已经不能满足日益增长的多媒体应用如语音、视频服务等的需要.为了提高LEO卫星网络基于IP的路由性能,Bai等人[36]提出了另一个分布式的路由协议DHRP(distributed卢勇等:卫星网络路由技术1091hierarchical routing protocol).与DRA不同,DHRP将链路的传播时延与排队时延同时纳入路径代价评估.为了减少链路状态洪泛代价,DHRP对每个轨道设置一个轨道发言者,由它负责收集本轨道面内所有链路的状态信息;同时,与其他轨道面的轨道发言者进行链路状态信息交换,并利用Dijkstra最短路径算法计算最优路径.为了提高容错能力,DHRP对每个轨道也设置一个备份发言者,应付轨道发言者失效的情形.可见,DHRP利用LEO卫星网络拓扑的规则性,以较低的链路状态洪泛代价实现了类似OSPF的路由协议,达到了比DRA更好的路由性能.尽管如此,DHRP仍属于单路径路由,突发流量容易引起链路拥塞,DHRP与DRA缺乏流量平衡能力.(2) 流量分配路由技术• 区分服务路由根据不同通信业务不同的传输要求,Svigelj等人[37]将流量分为3类:A类为典型的交互式实时数据传输,如VoIP(voice-over-IP)和交互式视频,这类应用以最小端到端时延为优化目标;B类为VoD(video-on-demand)与大文件传输应用,以最大吞吐量为优化目标;C类为最大努力传输,适宜无QoS请求的数据服务.基于该流量分类,路由过程针对不同的流量类分别进行优化,其中,A类与C类流量的链路代价度量属于加性,可直接采用Dijkstra 最短路径算法;B类流量的优化需要同时满足最少跳数与最大可行带宽目标,属于凹性度量,Svigelj等人采用Bellman-Ford最短路径算法[38]进行路由表计算.在数据转发过程中,缓冲队列按A类、B类、C类的优先级顺序进行转发.根据同样的流量分类,Papapetrou等人[39]提出了多服务按需路由协议MOR(multiservice on-demand routing).MOR也单独对各类流量进行路由优化,但采用按需路由协议LAOR[40]的思想,路由更新更能反映网络即时的状态,而且同时适用于Walker star与Walker delta星座.Svigelj等人[37]提出的路由策略没有考虑Walker star星座卫星网络的链路转交问题.• 流量平衡路由Mohorcic等人[41]研究了倾斜轨道卫星网络Celestri在均匀流量分布下最短路径路由的特性,结果显示,星上流量的分布受地理位置的影响.由于高纬度地区轨间链路更短的传播时延,流量趋向于向高纬度地区的卫星集中.为了解决这一问题,Mohorcic等人[42]提出了ALR(alternate link routing)路由策略.ALR根据Celestri星座固定星间链路的特性,采用类似Internet的OSPF路由策略进行链路状态信息交互与路由更新.为了避免高纬度地区卫星链路的流量拥塞,ALR分别计算最优与次优路径,其调度策略包括ALR-S与ALR-A:ALR-S迫使每个分组在源卫星节点使用次优路径的下一跳,而在中间卫星节点使用最优下一跳;ALR-A对任意分组在任意卫星节点交替使用最优与次优下一跳.结果显示:ALR与单路径最短时延路由相比,减少了近50%的流量高峰.为了进一步显示卫星网络自适应路由在非均匀流量分布下的特性,Mohorcic等人[43]利用地球热点区域的分布规律建立流量分布场景,结果显示,星上流量依旧偏向于高纬度区域的卫星链路.为了解决该问题,相同的ALR路由策略也被应用于非均匀的流量场景[44].Korcak等人[45]提出了基于优先级的自适应路由算法PAR(priority-based adaptive routing).由于LEO卫星网络的二维mesh拓扑特征,任意一对卫星之间可能存在多条最短路径,构成最短路径集. PAR根据星间链路过去利用率与当前缓冲区大小在最短路径集合中选择下一跳,在一定程度上解决了高纬度地区流量集中的问题.此外,Bai等人[46]提出了LEO卫星网络的多路径路由算法CEMR(compact explicit multi- path routing).CEMR中每颗卫星为每对源目的节点计算两条路径,源卫星的流量被划分为相等的两部分,分别在两条路径上传输,从而平衡网络的流量负载.由于ALR[42],PAR[45]与CEMR[46]针对平衡流量的路由决定限于本地信息,并不能从全局角度解决流量平衡问题.Tarik等人[47]提出了反应式流量平衡策略ELB(explicit load balancing).在ELB机制中,某卫星如果发现自己的链路从空闲进入忙碌或拥塞状态,就发送信号至邻居.邻居卫星收到信息后更新路由表,搜索其他后备路径,并降低至忙碌或拥塞卫星的数据发送率.尽管ELB能够降低丢包率,但当网络较为拥塞时,会产生大量的反馈信号,进一步恶化系统的性能.为了打破ELB的局限,Rao等人[48]提出了基于代理的流量平衡路由算法ALBR (agent-based load balancing routing).ALBR使用两种类型的代理:每个卫星的静态代理负责周期性地评估链路代价和计算路由表,而移动代理随机选择最远目的节点进行路径发现过程.ALBR的另一个特色是在链路代价评估中引入以卫星地理位置为参考的修改因子,从而隐含了地球流量分布不均匀的特性.实验结果显示:ALBR。
4.3.2 LAOR路由算法_卫星通信网路由技术及其模拟_[共8页]
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卫星通信网路由技术及其模拟3．SIPR路由算法小结SIPR路由算法提出了一种新型混合式设计的、带有ISL的LEO卫星数据网络。
卫星负责将类似64Byte大小数据包的ATM信元路由到其目的地，而地面节点负责IP数据包的分片和组装。
通过模拟实验表明，该网络能够以高数据速率和帧速率传送多媒体数据。
4.3 基于数据驱动的路由算法4.3.1 Darting算法Darting路由算法是最早被提出的无连接卫星网络路由算法。
该算法以降低拓扑频繁更新引起的通信开销为设计目标，在必须传输数据分组前尽量推迟路由更新，没有数据传送时不进行路由更新。
当数据报的到达触发拓扑更新时，算法进行两次更新：一次更新数据报要送达的下个节点的拓扑信息，一次更新数据报的上个节点的拓扑信息。
Darting路由算法使用两种数据驱动的路由更新机制：后继更新和前继更新，分别负责更新数据分组将到达的下一跳卫星节点之上的拓扑视图和更新当前卫星节点的前继卫星节点之上的拓扑视图。
在后继更新中，每个节点把本地拓扑变化信息封装进将要发送的数据分组头部，收到这些分组的节点根据其携带的信息判断是否需要进行本地更新，随后添加自己的拓扑变化信息继续传送该分组，此过程一直重复，直至分组达到目的端卫星。
在前继更新中，当前节点发现自己与前继节点对网络的当前拓扑视图存在差异时，就触发全网的更新过程。
这两种方法都是在有数据发送时才被触发，因此各节点所维持的网络拓扑信息在没有数据发送时一直保持不变。
Darting算法并不阻止路由环路的产生，而是在环路产生时动态地检测并消除。
一些文献的仿真结果表明：Darting在正常网络流量的情况下性能优于普通路由算法，当网络流量过大时，由于拓扑更新触发过于频繁，性能低于普通路由算法。
4.3.2 LAOR路由算法目前提出的卫星网路由算法中，大多采用主动路由计算的方法，需要较高的开销，而且开销容易受到网络规模和连通性的影响。
而至今提出的各种卫星星座中，卫星的数量达到几十甚至上百，而且相邻卫星之间通常是4～8条星间链路，很难降低为保持链路而做出的开销。
浅谈支持IPv6的下一代宽带卫星通信系统体系结构
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… 路由器应 … 换机一
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由于发射卫星的高成本和与地面网络相 比受限的可用带宽，目 前的 宽带卫星业务要想争取更多的市场， 需要找到低成本的方案， 提供高效的 多媒体应用，并将卫星系统整合到下—代网络中。这里讨论了一种支持 Ｉ Ｐ ｖ ６ ， 并将各种卫星系统与无线本地环路（ ｗｉ Ｆ ｉ 和 ｗｉ Ｍ Ａ ｘ） 相结合的新型 卫星系统体系结构， 该结构以卫星 Ｉ Ｐ （ Ｉ Ｐ ｏ ｓ ） 协议中独立于卫星的服务接 人 （ Ｓ Ｉ — Ｓ Ａ Ｐ ｝ 考模型为出发 ， 能够支持低成本的全球宽带接人。 本文 着重探讨了 Ｉ Ｐ ｖ ６网络层， Ｑ ｏ Ｓ ， 和移动性的问题。 ２系统体 系结构 未来的卫星通信网络将具有如图 ｌ 所示的网络结构，在该结构中卫 星网络与无线网络通过卫星终茹 连接 ， 与互联网通过网关实现互联。 在卫 星终端和网关分另 没置了Ｙ Ａ＂ 处理模块来解决系统移动陛、 组播等 图 １系统 网 络 结构 图 问题。 该网络具有下列物理模块。Ｒ Ｃ Ｓ Ｔ ： 返回信道卫星终端。它是 里 系统和外部用户 ／ 网络（ 如 Ｗｉ Ｆ ｉ 和 ｗｉ ＭＡ ｘ） 的接口， 提ｔ 鲢 ｊ 函 过卫星 １ ！ ！ 竺ｌ ！ ］ ． ～ 网络的双向业务。卫星 ： 在Ｒ Ｃ Ｓ Ｔ和集线器或其他 Ｒ Ｃ Ｓ Ｔ 集线器之 鎏 堑 可 … － 矗 ］ ． ］ ． 一 三 三 口 ＿ 一 …一 ｒ ’ — ’ 坚竺 卜 ｈ一 ！ ！ ！ 卜 ｆ ＝ 二 间提 供 回程 链路 。可 以是 透 明卫 星或 具有 星 上处 理功 能 的卫 星。 ． ［ ！ ～ 五亘 ］ － 一 圈 匝 自 ・ ＇ ［ 三 ＇ Ｎ Ｃ Ｃ ： 网络控制中心 ． 主要提供会话控制 ， 路 由和资源分配 ， 管理星 上处理配置。网关 ： 提供与地面网络 （ Ｉ ｓ Ｄ Ｎ ／ Ｐ ０ １ 、 ｓ ， 互联 网和 Ｉ ｎ — ｑ ： ： 望！ 卜 ¨ 毋 ｔ ｒ ａ ｎ ｅ ｔ ） 的互 联 。网关主要包 括下 面子系统 ： ｆ １ 帔 人路 由器 ／ 交换 机 ： ＝ ］ ． 一 Ｉ Ｌ 墨 ＾ 殚 曼 兰 Ｌ ｌ ！ Ｌ Ｊ 百 一 是与地面网络的接入点 ； （ ２ ） Ｗｉ Ｆ ｉ 接入点 （ Ｗｉ Ｆ ｉ Ａ Ｐ ） ：无线接人点 十 ０ 赣 椎 露 ＊ （ Ａ Ｐ ） 是—个硬件设备 ， 作为无线设备用户的通信集线器 ， 连接到有 图 ２ 系统 功能 结 构 图 线局域网。Ａ Ｐ 对于提高无线安全ｌ 生， 扩展服务于无线用户的物理范围都 非常重要 。 Ｏ ） Ｗｉ Ｆ ｉ 用户 （ ｗｉ Ｆ ｉ Ｕ ｓ ｅ ｒ ） ： 通过 Ｗｉ Ｆ ｉ 连接接入 网络 的终端或端 在整个系统的体系结构中，移动性主要在网络层和应用层进行设 用户。（ ４ Ｗｉ Ｍ Ａ Ｘ基站（ ｗｉ ＭＡ ｘ Ｂ Ｓ ） ： 将地面网络与 Ｗｉ Ｍ Ａ Ｘ用户站进行 计 ， 体系结构和协议主要集中在解决终端移动 问题上。 这里不讨论终端 连接。（ ５ Ｗｉ Ｍ Ａ Ｘ用户站（ ｗｉ Ｍ Ａ ｘ ｓ ｓ ） ： 为端用户提供通过无线连接 的接 的移动陛， 只讨论连接于卫星终端的用户终端的移动陛。 ／ 艮 务。 移动 Ｉ Ｐ 协议是网络层的标准移动性机制 ， 它利用了 Ｉ Ｐ ｖ ６ 协议的一 与图 ｌ 的 网络结构 相对应 ， 整 个系统 的功能结构 如图 ２ 所示 。 其 中的 些特陛， 如地址自动配置和邻居发现等。当利用 Ｍ Ｉ Ｐ ｖ ６ 及其对 Ｔ Ｃ Ｐ连接 Ｒ Ｃ Ｓ Ｔ侧用户终端是通过 Ｒ Ｃ Ｓ Ｔ 连接的无线本地环路用户 ， 代理服务器设 的优 化 方法处 理 网络 移 动性 问题 时 ， 会话 发起 协 议 （ Ｓ Ｉ Ｐ ） 用 于处 理基 于 置在无线本 地环路的路 由器 ／ 交换机 中。 Ｕ Ｄ Ｐ的实 时应用的移动 Ｉ 生。 Ｓ Ｉ Ｐ和应用的移动 ｝ 生 是 对诸如 Ｖ ｏ Ｉ Ｐ 、 即｝ 晰肖 息 该结构综合了 Ｑ ｏ Ｓ ， 组播， 移动陛和传输功能。其主要原理是 ： 和多媒体会议等大部分应用在网络层移动 性上的补充。 （ １ ） 该功能框架不仅支持端到端 Ｑ ｏ Ｓ ， 而且支持根据应用和用户需求 在通常连接到卫星终端的 Ｌ Ａ Ｎ中，为降低本地移动 中在卫星链 的动态 Ｑ ｏ Ｓ 。为支持网络层的端到端 Ｑ ｏ Ｓ ， 卫星段能与 Ｉ ｎ ｔ ｅ ａｃ ｒ ｔ 中区分模 路上的切换时延和信令开销 ， 将利用两个 ＭＩ Ｐ ｖ ６ 的增强协议， 层次型移动 式的 Ｑ ｏ Ｓ （ Ｄ ｉ ｇ Ｓ ｅ ｒ ｖ ） 实现互操作， 这是通过终端模块在信令和 Ｑ ｏ Ｓ 参数映 Ｉ Ｐ ｖ ６（ ＨＭＩ Ｐ ｖ ６ ）和快速切换移动 Ｉ Ｐ ｖ ６（ Ｆ Ｍ Ｉ Ｐ ｖ ６ ）或者将二者结合使用 射方面的功能实现的。（ ２ 渤 能框架可以为 Ｉ Ｐ ｖ ４和 Ｉ Ｐ ｖ ６提供最新的组 （ Ｆ — ＨＭ Ｉ Ｐ ｖ ６ ） 。Ｈ ＭＩ Ｐ ｖ ６ 的 目的是通 过引人一 渐 的网络成员移动 定位锚 播管理。Ｒ Ｃ Ｓ Ｔ 应作为—个 ＭＬ Ｄ ｖ ２ 组播路由代理， 在监听者和 Ｎ Ｃ Ｃ的远 节点（ ＭＡ Ｐ ） 减少在区域内和本地移动过程中的信令消息数量。 Ｆ ＭＩ Ｐ ｖ ６ 则 端组播路由器之Ｉ ’ 日 Ｊ 转发 ＭＬ Ｄ ｖ ２ 消息。（ ３ ） 该功能框架利用移动 Ｉ Ｐ ｖ ６ 增强 主要用 于降低切换时延 。 了卫星通信 系统 中的标准 Ｉ Ｐ ｖ ６ 移动 性。移 动锚 节点 （ Ｍ Ａ Ｐ ） 位 于Ｒ Ｃ Ｓ Ｔ内 ５ 结论 部， 归属代理（ Ｈ Ａ ） 位于网关内。 这种设计能够降低区域内部移动和切换过 本文讨论了一种新的网络体系结构 ， 该结构支持 Ｉ Ｐ ｖ ６ ， 并能使各种 程中的信令负荷 ， 支挣 动切换。（ ４ ） 该功能框架支持 Ｐ Ｅ Ｐ 性能增强 卫星和无线本地环路进行结合， 提供低成本的全球宽带接入。 这里包括了
卫星通信无线宽带接入技术研究
卫星通信无线宽带接入技术研究作者：张淼科来源：《现代电子技术》2010年第17期摘要:无线接入技术是无线通信系统的核心技术之一,也是实现卫星组网,提高航天信息系统效率的关键技术。
基于对当前卫星移动通信系统和地面移动通信系统的无线接入技术的现状分析,指出卫星移动通信无线接入面临的六大问题和发展趋势;提出基于连接标识的面向连接的卫星移动通信无线接口技术方案。
该方案实现复杂度低,灵活性高,适应多种物理层技术,扩展性强,并且针对每一个业务连接具有不同的QoS保证。
关键词:卫星移动通信; 无线接入技术; 多媒体业务;QoS中图分类号:TN927-34文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)17-0076-05Satellite Communication Wireless Broadband Access TechnologyZHANG Miao-ke(Shaanxi Institure of Education, Xi’an 710061, China)Abstract: Wireless access technology is one of the core technologies of wireless communication systems and also is the key technology for forming satellite network and improving the efficiency of aerospace information system. Based on the analysis of current wireless access technologies of satellite mobile communication systems and terrestrial mobile communication systems, six problems and development trends of satellite mobile communication wireless access are presented at first. Then a connection-oriented technology solution of satellite mobile communication wireless access based on connection identifier is proposed. This solution is easy to implement, more flexible, adapting to a variety of physical layer technology and expandable. Meanwhile, it can guarantee different QoS for different traffic.Keywords: satellite mobile communication; wireless access technology; multimedia traffic; QoS0 引言卫星通信与地面通信相比具有其独特的优势,比如通信距离远、覆盖范围广、不受地理环境的限制等,尤其对于军事通信有极大的优势,这些特点使得卫星通信成为国家信息基础建设中不可替代的部分[1]。
卫星通信网络中的自适应路由算法研究
卫星通信网络中的自适应路由算法研究卫星通信网络是一种重要的通信手段，具有覆盖范围广、通信成本低廉等特点。
与传统的通信方式相比，卫星通信网络更具优势。
然而，卫星通信网络也存在着一些问题，如信道质量不稳定、信号延迟较高等，这些都会影响网络的传输效率。
为了解决这些问题，自适应路由算法被广泛应用于卫星通信网络中。
本文将从以下几个方面介绍卫星通信网络中的自适应路由算法研究。
一、卫星通信网络的特点卫星通信网络具有以下几个特点：1. 覆盖范围广：卫星通信网络的信号可以覆盖整个地球表面，可以在任何一个地方进行通信。
2. 通信成本低廉：卫星通信网络具有一定的经济性，通信成本比较低，可以为企业、个人提供便利的通信服务。
3. 信号延迟高：由于卫星通信网络需要将信号通过卫星传输，因此会造成信号的延迟。
4. 信道质量不稳定：卫星通信网络中的信道质量因地球自转、天气等因素而会发生变化，因此网络的传输效率也会发生变化。
以上几个特点决定了卫星通信网络需要采用特殊的技术手段来保证网络的传输效率。
二、自适应路由算法的基本原理自适应路由算法是一种根据网络实时情况自动调整路由的算法。
其基本原理是根据网络拓扑结构、各节点间的距离、数据传输速率等因素，通过动态调整路由来保证数据的传输效率。
自适应路由算法可以分为以下三类：1. 基于距离向量的自适应路由算法：该算法通过在各节点之间传输距离向量信息，以计算最短路径，并进行动态调整。
该算法的优点是简单易用，但其缺点也十分明显，如路由选路时间较长、收敛速度慢等。
2. 基于链路状态的自适应路由算法：该算法通过每个节点之间的信息交换，来构建网络各节点的拓扑图，并计算出最短路径。
该算法的优点是计算精度高、支持多种多样的约束条件，但其缺点是信息交换量大、计算量较大、灵活性较差。
3. 基于路径向量的自适应路由算法：该算法通过在路由表中记录到各节点的路径及其向量信息的方式来实现自适应路由算法。
该算法的优点是在适应性方面表现优秀，且稳定性高。
7.卫星IP网
本章主要内容1. 卫星IP网简介2. 卫星通讯在因特网中的应用3. 媒质访问控制MAC4. 卫星TCP/IP协议5. 卫星因特网架构6. 卫星上网—DirecPC7. 卫星IP评定Company Logo卫星IP网简介需要一种新的因特网基础结构来提供高速率高质量服务，以满足各种QoS业务的需要卫星通信系统具有全球覆盖性、按需分配带宽、灵活的移动性和巨大的容量等优点卫星通信系统，实际上就是一个只有一个中继器（或交换）的微波无线电通信系统1.静止轨道卫星（GSO）系统2.中轨道卫星（MEO）和近地轨道卫星（LEO）系统3.卫星的负载和频段Company Logo7.2 卫星通信在因特网中的应用卫星通信作为一种重要的通信方式，在因特网的全球推广中发挥了不小的作用。
优点：覆盖面宽、传输速率较高、传输不受地理条件限制、组网灵活、网络建设速度快和具有极佳的广播性能等主要缺点是延时较长、建站费用较高应用主要分为：骨干网中的应用接入网中的应用Company Logo高灵活性和宽带传输能力，使其成为骨干通信网的重要传输手段国际卫星通信组织提供的卫星链路Intelsat和PanArilsatCompany Logo在大区域、稀路由、无缝隙移动通信方面，与其他通信方式相比有其独特的优势2005年，卫星接入占美国10%的高速因特网接入市场，用户人数达到300万国际上多家商业公司提够卫星接入服务Company Logo在卫星链路中采用TCP/IP协议是可行的，卫星网能够与地面因特网方便地实现互联卫星链路存在长时延的问题，对因特网是很不利，主要问题是：信道的传输速率受限（对单用户而言）TCP协议拥塞控制和流量恢复策略性能降低原因：“管道效应”与资源浪费卫星TCP/IP要解决的主要问题:误码率和时延Company Logo“管道效应”数据管道尺寸Rp定义为：Rp（bit）=R * Trtt式中，R为信道速率，单位为bits ;Trtt为数据往返时延，单位为s。
卫星通信系统中的中继技术研究
卫星通信系统中的中继技术研究卫星通信系统是一种通过卫星实现地球上各地之间通信的技术，它在现代无线通信中起着至关重要的作用。
而中继技术作为卫星通信系统的重要组成部分，承担着信号传输和增强的关键任务。
本文将探讨卫星通信系统中的中继技术的研究现状、发展趋势以及相关的技术挑战。
中继技术在卫星通信系统中的作用主要体现在信号传输和增强两个方面。
首先，中继技术通过将信号从一个卫星传输到另一个卫星，实现了长距离通信的能力。
这不仅扩展了卫星通信的覆盖范围，而且降低了通信延迟。
其次，中继技术能够通过增强信号的功率和质量来提高通信的可靠性和性能。
通过合理地安排中继卫星的位置和数量，可以实现信号覆盖的无缝衔接，从而提供稳定和高质量的通信服务。
在卫星通信系统中，中继技术的研究主要包括中继卫星的设计与开发、中继链路建立与管理，以及中继信号处理等领域。
首先，中继卫星的设计和开发是中继技术研究的关键环节之一。
中继卫星需要具备信号的接收、放大和转发能力，并具备足够的覆盖范围和传输能力。
此外，中继卫星的设计还需要考虑卫星的重量、功耗、寿命以及成本等因素。
中继链路的建立和管理是中继技术的另一个重要研究方向。
中继链路建立需要解决信号的传输和转发，以及频谱分配和路由等问题。
中继链路的管理则需要考虑到信号的传输质量监测和故障切换等。
另外，中继信号处理是中继技术研究的关键技术之一。
中继信号处理包括信号的增强、调节和编码等方面，以提高信道容量和抗干扰能力。
随着卫星通信技术的不断发展，中继技术也在不断演进和创新。
一方面，中继卫星的发展趋势是实现更大的空间覆盖范围和更高的传输速率。
为了实现更大的覆盖范围，一些研究机构已经开始探索低轨道和高轨道中继卫星的概念。
而在提高传输速率方面，一些研究者正在研究和开发更高效的中继信号处理技术，例如多波束技术和自适应调制技术等。
另一方面，中继链路建立和管理的发展趋势是实现更高的灵活性和可靠性。
为了实现更高的灵活性，一些研究者正在研究和开发自组织网络和动态频谱分配等技术。
卫星网络的路由技术
动态拓扑结构
减小重编路由（rerouting） 的可能性也是切换协议的一 个目标
• Uzunaloglu提出了一个概率性路由协议 （probabilistic routing protocol）,能预测 卫星拓扑结构的改变并根据历史数据调用 来减少严重的重编路由问题 • 在切换或数据调用过程中可能会改变的链 路都会被删除。算法中确定了数据调用使 用当前已建立路径所能持续时间的概率分 布方程。这个方程会被用来寻找一定概率 下不会产生重编路由的路径。
卫星网络的路由技术
调研报告
路由设计的影响因素
• 1.路由算法设计要求： 准确，简单，鲁棒性，公平与差异的服务，优化 • 2.卫星网络的拓扑结构是动态的，因此路由技术也与地面网络的不 同 • 3.卫星网络的路由技术也受到太空环境的影响： 长距离传输的高链路时延 太空中过大的误码率 资源和能量缺乏 难于升级或维修
• Jinhua Cao用“交叉熵蚂蚁路由系统”改 善了网络的收敛时间 • Source节点的算法中产生三种“蚂蚁”： • 1.目的地定向的蚂蚁：根据地理信息只延 最少跳数的路径移动，以提高收敛速度 • 2.普通蚂蚁：作为上一中蚂蚁补充，遍及 整个网络 • 3.探索蚂蚁：探索所有可能的路径
卫星网络路由的技术问题
卫星网络路由技术的未来发展
• 卫星通信系统的星座设计 • 设计各种损耗更小的切换协议 • 提供QoS保证
• 优化多播技术
• 对于分步式算法，每个节点根据它自己对 网络的了解并根据某一选择算法来决定下 一跳。 • 例如一个基于地理信息的数据包理由算法 （datagram routing algorithm）每个包都 包括source和destination的距离，。由于 每个节点的位置对于整个网络都是已知的， 因此每个节点都能准确找到使包更接近 destination的下一跳；
下一代IP卫星通信：全球广播业务技术更新中的IPv6技术研究
电信 技 术研 究
２０ 年 第 ８期 ０６
下一代 Ｉ Ｐ卫星通信 ：全 球广 播业务技术 更新 中的 Ｉ ｖ Ｐ ６技术研 究
摘要 ：最初￣Ｇ Ｓ ｈ Ｂ 构架设计思想的重点在于定义单向传输时间攸关信息的正确原则， 以支持联合军事行动。Ｇ Ｓ Ｂ 使用基于地面与卫星传输混合 的异步传输模式 （ Ｔ ）网 ＡＭ 络架构，其覆盖范围几乎遍及全球，能向战区、驻地或行军途中的作战人 员提供保 密
在 不 同的卫星／ ／ 陆地 无线 网络拓 扑 结构 中传输 。
１引言
目前的军用卫星通信系统用户众多 ，而这些系统设计 的初衷并不是向多个用户传递 大量的连续信息。该系统 中的宽带信息一般通过低速率战术网络或邮件发送业务送达前 沿部署的用户。对于ＭＢ 级大小的数据和图像文件来说，使用上述方法成功传输信息所 需时间过长 。此外 ，此类信息产品大多需要通过几条低速信道传至多个用户。这会在战 术网络中产生巨大的网络数据流量 ，从而导致严重 的网络拥塞和延迟，使文件传送的过 程变得难以预料。 建立全球广播业务 （ Ｂ ）系统的初衷是作为一种提供准全球性、大容量、单向传 Ｇ Ｓ 输的手段 ，为战区、驻地或行军途 中的联合部队提供视频、数据、图像、地理空间信息 和业务等信息支持。 现有的Ｇ Ｓ Ｂ 构架同时利用了政府所有的和商用Ｋ 、 ａ ｕＫ 频段同步卫星，
传输效率、接４ 备的便携性和便 于兼容商用现货 （ Ｏ Ｓ 新技术的模块性。宏观 殳 Ｃ Ｔ ） 地看，实践证 明Ｉ是 集成各种传感器、武器和平台的美国防部全球信息栅格 （ Ｉ Ｐ Ｇ Ｇ）
互通性的基石 但现有６Ｇ Ｓ Ｐ ￣ Ｂ 技术是以Ｉｖ 为基础的，无法满足美国防部的网络 中 Ｉ Ｐ４
网络 中心 系统提供通用接 口，Ｇ ｓ Ｂ 必须继续演进 以支持基于Ｉｖ ６通信业务。 Ｐ ６￣ Ｊ 为了成功完成Ｉｖ 到Ｉｖ 的过渡，必须先克服在规划和技术方面的诸多挑 战。本 Ｐ４ Ｐ６ 文简述 了 Ｐ ６ Ｂ 中的优势，指 出了Ｇ Ｓ Ｉｖ在Ｇ Ｓ Ｂ 在向Ｉｖ ６过渡中将面临的规划和技术挑 Ｐ ６￣ 战，并分析其性能和设计方面的构想，以引导Ｇ Ｓ Ｂ 构架的演化并使异质Ｉｖ／ ｖ ＆ 务 Ｐ４ Ｐ６ Ｉ ＇
卫星Internet接入技术综述
卫星Internet接入技术综述信息技术在迅速发展，通信手段也越来越多。
卫星通信作为一种重要的通信方式，在数字技术的迅速发展推动下，得到了迅速发展。
在我国复杂的地理条件下，采用卫星通信技术是一种有效方案。
在广播电视领域中，直播卫星电视是利用工作在专用卫星广播频段的广播卫星，将广播电视节目或声音广播直接送到家庭的一种广播方式。
随着Internet的快速发展，利用卫星的宽带IP多媒体广播解决Internet带宽的瓶颈问题，通过卫星进行多媒体广播的宽带IP系统逐渐引起了人们的重视，宽带IP系统提供的多媒体(音频、视频、数据等)信息和高速Internet接入等服务已经在商业运营中取得一定成效。
由于卫星广播具有覆盖面大，传输距离远，不受地理条件限制等优点，利用卫星通信作为宽带接入网技术，将有很大的发展前景。
目前，已有网络使用卫星通信的VSAT技术，发挥其非对称特点，即上行检索使用地面电话线或数据电路，而下行则以卫星通信高速率传输，可用于提供ISP的双向传输。
一、卫星TCP/IP数据传输技术利用TCP/IP协议进行数据传输逐渐成为网络应用的主流。
Inte rnet在全球的急剧膨胀导致传输带宽资源紧缺，这成为限制其发展的主要因素，业务应用一方面要求增大接入带宽，另一方面对移动Internet的需求越来越大。
卫星通信的宽覆盖范围，良好的广播能力和不受各种地域条件限制的优点使卫星通信在未来仍将发挥重要作用，卫星通信将是无线Internet的重要手段。
目前，利用卫星进行TCP/IP数据传输(卫星IP网络)已经引起人们的重视。
1.卫星IP网络与TCP／IPTCP／IP是当今进行Internet网络数据传输时使用的主要协议族。
该协议族中，TCP和IP是核心，还包括一些其它协议。
TCP和I P协议分别控制着数据在互联网上的传输和路由选择。
IP是一个为广域网设计的无连接网络层协议，它被设计为网间互联协议，IP数据报可在几乎任何链路层协议上的网关(或路由器)间传递。
TCP／IP基于卫星信道传输存在的问题与解决方法
Ｔ Ｐ Ｐ通过卫星信道 传输 的传输性 能明显下 降 ，这主要体现 Ｃ／ Ｉ 目前 用于解决信 道恶化 问题 的方法多是通 过在无线信道 中增 在数据传 输的速率很 难接 近信道标定速 率 ，带宽 的利 用率低 ，从 加诸如前 向纠错 （ Ｅ ） Ｆ Ｃ 码等冗余码来改善信道质量 ，而这不可避 而影 响数 据传输 的实时性 ，这对 本来分配 的带宽就较 窄的卫星通 免 地会增加 信号带宽 和处理 的复杂度 ，但是这 种处理是 必要 的。 信信道的影响是非常大 的。因此 ，如果期望利用 Ｔ Ｐ Ｐ Ｃ ／ 传输数据 ， 卫星信道的误码率如果能调整到 １— ， Ｉ ０ ７ 就基本能满足传输要求了。 那么 ，改善卫 星通信 中 Ｔ ＰＩ Ｃ／ Ｐ的传输性能 的需 求是非常迫切 的。 ２２时延的影响 ．
ｌ引言 随着通信 技术 的飞速 发展 ，传统 的低速数据传输 将逐步被采 用 Ｔ ＰＩ 议实 现 的数据 高速 远程 传输 所 淘汰 。但 是 ，在利用 Ｃ／ Ｐ协 卫星通 信信道来进 行数据传 输时 ，由于卫 星通信 的一些特殊性 ， Ｔ ＰＩ Ｃ／ Ｐ传输应用 于卫星通信 环境时 出现 了一些在地 面系统应用 中 并不存在的问题 ， 这些 问题严重影响 了 Ｔ ＰＩ Ｃ／ Ｐ的传输性能。
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Ｔ Ｐ Ｉ 于卫星信追传输存在昀问题与翩决方法 Ｃ ／ Ｐ基
张凤晓 苏 莹 魏 建辉 ／吉林省长春市 中国人 民解放 军装 甲兵技术 学院
［ 要 ］本文针对卫星信道的时廷、带宽 的不对称性 、拥塞策略等 因素给 Ｔ Ｐ Ｐ 摘 Ｃ／ 数据传输 可能造成 的影响 ，简要描述 了用于实现 Ｉ ＴＰＰ Ｃ ／ 高效传 输的通信 协议 Ｘ Ｐ Ｉ Ｔ ，详细介 绍了基地数据传输 网建设 中所采用 的美国 Ｍ ｎ ａ 公 司 Ｓｙ 协议加速器 的功能 ，并得 出可以使用 ｅ ｔｔ ｋＸ 卫通信道 以 Ｔ ＤＩ Ｃ ／Ｐ方式传输测控数据的结论。 ［ 关键字 ］卫星通信 Ｔ ＰＩ Ｓｙ Ｃ／Ｐ ｋＸ协议加速器 ＸＰ Ｔ
IP路由协议在MF-TDMA卫星系统中适应性研究
文 献 标 识 码 ：Ａ
文 章 编 号 ：１０ —３ １（０ ８０ ０３ １４ ２０ ）５—０ —４ ５
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ａ ｔ ｂ ｌｔ ｆＩ Ｒｏ ｔｎ ｏ ｏ ｏ ｓ ａ ｃ பைடு நூலகம் ｎ Ａｄ ｐ ａ ｉ ｙ ｏ Ｐ ｕ ｉ ｇ Ｐｒ ｔ ｃ ｌ ｉ ｉ Ｆ． ｎＭ ＴＤＭ Ａ ａ ｅｌ ｅ Ｓ ｓｅ Ｓ ｔｌ ｔ ｙ ｔｍ ｉ
Ｍ Ｄ Ｆ Ｔ ＭＡ卫 星 通 信 系统 进 行 仿 真 建 模 。 通 过 对 仿 真 结 果 的 分 析 ， 出 了适 合 Ｍ Ｄ Ａ卫 星 通信 环 境 下 的 口 路 由协 议 。 给 ＦＴ Ｍ
关 键 词 ：ＭＦＴ ＭＡ； Ｐ Ｔ； Ｐ； Ｓ Ｆ ＿Ｄ Ｏ ＮＥ ＲＩ Ｏ Ｐ
中 图分 类 号 ：Ｔ ９９ Ｐ３
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分层卫星网络IP路由解决方案
业 务的讨 论 和研究都 是基 于这种 卫 星 系统 。其 主要 技术 问题 是 由卫 星运 动引起 的复杂 的动 态路 由。
ＨＡＰ是 目前 讨 论较 多 的卫 星 应 用 新技 术 之 ＋ ，
天线 ，使其 在 一段 固定 时 间指 向该 固定覆 盖 域 。
ＧＥ 保持 相 对 静 ， Ｏ 町以很容 易 建 立 － 个静 态 连接
Ｌ Ｏ 星 由于其 较 低 的轨 道 高度 ， 备艇 时延 和 无 Ｅ 具
缝 连 接 特性 ，使其 在 发 展 Ｉｔｒｅ 业 务 方 面具 有 相 ｎｅｎ ｔ
纯使 用 ＧＥ 或 Ｌ Ｏ 卫 星提 供 ￣ｔｍｅ 业务传 输 的 解 决方 案 的优 点 ，并有 效 避 免 它们 的 Ｏ Ｅ ｅ ｔ 不足 ， 同时分 析 了分层 卫 星 网络传 输 Ｉ Ｐ路 由解 决方 案 的主要 技 术 ， 而达 到在 保证 高优 从 先级 业 务 Ｑ Ｓ的基 础 上 同时传 输 不 同优 先级 别 的 Ｔ Ｐ业 务 ，在 理 论 上 建 立 一 个 空 中 ｏ Ｃ
矩 阵 ， 在 一定 时 间 间隔 通 过 人工 方 式 （ ＨＡ 并 当 Ｐ参
与连 接或 星链 路连 接失 败 等情 况 卜） ‘进＂ 更 新 该
对较 强 的潜 能 。 目前 大 多 数 通 过 卫 星传 输 Ｉｔｒｅ ｎｅｎ ｔ
静态 连 接矩 阵能 使 我们 获得所 有 星座 中节 点 的连 接
实 时 业 务 （ ＶｏＰ等 ） 如 Ｉ 的应 用 ， 只适 用 丁传 输 那 而
些 对 时延不 敏感 的非 实 时业 务 ，这 也是 日前 人 多数
同步 卫 星运 营 者 普 遍 将 传 输 Ｉｔ ｔ 为 新 应 用 ， ｎｅ ｍｅ 作
卫星IP网络
【 关键词１
ＴＣＰ Ｉ 卫重 【 ／Ｐ Ｐ网终 ／ ｔ ｒ ｅ ｎｅｒｔ ｔ
卫星 Ｉ Ｐ网络
７０６ ［， 宋 成 勇 ８８ ｌ ｇ１ １ ）
颜 奇 华
袁 斌
由于卫星通信具有覆盖面 广、组网灵活 快
础
维播
建网
不受地理环境 限制等优 点．利用羹 作为宽带接＾网技
通过 卫星信道进行传鞠 ．交换Ｊ Ｐ数据包 ．以达到组同
谨遁瀚 阚 鬻氍 往返 对间是指从发送一个 Ｔ Ｐ信 Ｃ
息段到接收到相应的ＡＣ Ｋ信号所经历的时间间隔＝ 特别是
对于 Ｇ Ｏ卫星 ． Ｅ 考虑空间和地面传播 时延以及信号处理时
延和时延的可变性 例如 到约８ ０毫秒之间变化。这
影 响
３ 。 ‘ Ｗ０∞ ６ ’Ｔ ２ ０Ｃ ０ ６
卫星Ｉ 网络的发展。因此 ．需要 引进增强 Ｔ Ｐ机制及其他 Ｉ ， Ｃ
一
些技术 以改进卫 星 Ｉ Ｐ网络性能 。 （ ）编码技术 。采用先进的调 制、编码技术来降低误 １
术， 大有取代 目前占主导的 Ａ Ｍ 技术的势头。其关键技术 Ｔ
研究包括支持 Ｉ 的卫星 网络体系结构：支持Ｉ 运行的网络 Ｉ ， Ｉ ， 层协议 、因特 网规定协议和传输层协议 的卫 星链路 需求 ： 支持 Ｉ 运行的话音 、视频、可视电话和文件传输的卫星链 Ｉ ，
术 将有很大的发展前景 。卫星 ｌ 网络是指 以Ｉ 技术为基 Ｐ Ｐ
目的韵一种网络结构
一
、
卫星链路与 Ｔ ／ ＣＰ Ｉ Ｐ
在现有的卫 星信 道条件下 Ｔ Ｊ ｃＰ Ｐ协议 的性能较 差． ，
延．约 Ｏ５ ｓ Ｒ ｒ 透 ． 的 丁 是 ５
Ａ ＣＫ信号必须等待 一个 塞窗口￣ ｌ ｗｔ ｄ增长缓慢 ．
基于IP的卫星移动通信网随遇接入方案研究
370 引言当前我国经济建设不断加快,这也在一定程度上促进了我国卫星通信事业的快速发展。
卫星通信事业在现代化建设中占据着举足轻重的地位,也是我国现代化建设不可缺少的一部分。
在卫星通信的建设过程中,移动通信站始终是建设的重点内容,对于卫星通信来说,卫星移动通信的发展尤为重要。
随着现代化建设不断加快,卫星通信对于移动通信的要求不断提高,最为显著的便是对于移动通信快捷性的要求,移动通信的快捷性很大程度上影响到了信息传输的速度,因而在具体的研究过程中需要针对相关的机动设备进行研究,为此需要设计出符合卫星移动通信要求的IP地址分配方案以及相应的互联方案。
为了更好的应用所设计的IP地址分配方案,也需要对卫星移动通信监控系统的某些参数进行一定的调整。
然而很多情况下的调整都是比较复杂的,所要改变的参数量大而复杂,这就导致内部的某些设备软件或是网络设备在巨大的工作量下产生一定的风险,容易影响到系统的正常运行过程,更为严重的还会造成信息泄露,影响整体工作进程。
为此则需要研究出一种新型的技术来满足随遇接入,且要保证无其他方面的问题出现。
当前主要采用移动IP技术来解决随遇接入问题,但是该技术却并不适用于卫星移动通信。
因而本文中主要是针对卫星移动通信随遇接入方案进行分析,设计适用于卫星移动通信的IP地址分配方案以及相应的漫游互联方案,由此来解决基于IP 的卫星移动通信随遇接入问题,提高卫星移动通信的稳定性以及灵活性[1-2]。
1 基于IP的卫星移动通信网随遇接入方案具体介绍在当前的发展过程中,飞机、船舶、车辆等运行过程中都需要与地面进行实时通信,而通信系统的强化则需要充分解决移动网随遇接入问题。
就目前而言,我国在该方面的研究已经有了一定的成效,但仍需进一步深入。
具体而言,基于IP的卫星移动通信网随遇接入方案需要依据通信过程中的终端地址进行分析,并据此来研究相应的IP地址分配方案,最大化的提高通信网络部署的有效性,为诸多领域解决通信方面的重要问题,以下就相应的随遇接入方案进行具体的分析研究[3]。
卫星信号的接收与解析技术研究
卫星信号的接收与解析技术研究一、引言卫星信号的接收与解析技术是现代通信技术中的重要组成部分，广泛应用于地球观测、卫星通信、导航定位等领域。
接收与解析技术的研究可帮助提高卫星信号的接收精度和指示精度，使卫星通信更加稳定、安全和可靠。
本文将全面介绍卫星信号的接收与解析技术的研究现状和发展趋势。
二、卫星信号的接收技术卫星信号的接收技术分为天线接收和信号放大两个步骤。
天线接收一般使用定向天线，在接收之前需要确定信号的频率和极化方式。
信号放大主要是为了增强信号的弱度，以保证信号能够被接收和解析。
根据需要，可以选择使用放大器或低噪声放大器进行信号放大。
信号放大后，该信号可以被传输到其他系统进行解析。
三、卫星信号的解析技术卫星信号的解析技术主要包括解调、修正和解译三个步骤。
解调是指将接收到的信号中的载波信号、调制信号和基带信号分离出来，并将其转换成数字信号。
信号修正主要是为了减小信号传输过程中发生的误差和畸变，提高信号的解析精度。
解译是将数字信号转换成可读取的信息，如图像、音频或文本。
对于卫星通信、导航定位等应用，这些信息可以被用来确定位置和进行通信。
四、卫星信号接收与解析技术的应用卫星信号的接收与解析技术在各个领域都有广泛应用。
例如，卫星信号的编解码技术可以用于数字电视广播、卫星通信和导航定位。
卫星导航定位技术被广泛应用于汽车导航、航空航天、海洋航行、气象预报等领域。
此外，卫星图像技术还可以用于制作高分辨率的地图和卫星遥感图像。
五、卫星信号接收与解析技术的未来发展随着卫星通信、导航定位和遥感技术的快速发展，卫星信号接收与解析技术也将得到进一步优化和升级。
未来的发展趋势主要体现在以下方面：1. 提高接收精度和解析精度，以满足更高要求的通信、导航和监测需求。
2. 利用先进的计算机算法和人工智能技术，进一步提高信号解析和识别的能力。
3. 研究新型的信号编码和解码技术，以应对不断增长的通信和数据交换需求。
4. 能源节约和环境保护也将成为未来卫星信号接收与解析技术研究的重要方向，例如采用太阳能和低能耗芯片技术。
宽带卫星通信系统关键技术研究
宽带卫星通信系统关键技术研究宽带卫星通信系统关键技术研究引言宽带通信技术作为信息社会的基础设施，为人们提供了高速、稳定的数据传输服务。
然而，在地面传输网无法覆盖的地区或远洋深海等特殊场景中，广域范围的宽带通信需求难以满足。
因此，卫星通信作为一种能够实现全球范围覆盖的通信手段，日益受到重视。
为了解决宽带卫星通信的诸多挑战，人们对其关键技术进行了深入研究。
一、宽带卫星通信系统架构宽带卫星通信系统由地面端、空中端和卫星三个部分组成。
地面端负责信号的发送和接收，空中端是地面和卫星之间的信号传输中介，卫星则起到信号中转和承载的作用。
在宽带卫星通信系统中，关键技术主要集中在信号传输、调制解调和信道编码等方面。
二、卫星多波束技术卫星多波束技术是实现宽带卫星通信的重要手段。
传统的通信卫星通过单个波束进行数据传输，无法满足宽带通信的高速、高容量需求。
而采用多波束技术可以将卫星的覆盖范围划分为多个小区域，每个小区域通过独立的波束进行数据传输，大大增加了信号的传输能力。
另外，多波束技术还可以实现对不同地区用户的差异化服务，提高了系统的灵活性和可扩展性。
三、高效调制解调技术宽带卫星通信系统需要在有限的频谱资源下，实现更高的信息传输速率。
在高速、大容量的宽带通信中，调制解调技术起到关键作用。
传统的调制解调技术包括QPSK和16QAM等，而现代宽带通信系统中，采用更高阶的调制解调技术如256QAM和1024QAM，能够更高效地利用频谱资源，提高信息传输速率。
四、高可靠信道编码技术卫星通信中，由于信号传输距离远、环境条件多变等因素的影响，往往会导致信号的丢失和错误。
因此，采用高可靠信道编码技术可以有效地提高传输性能。
目前，常用的信道编码技术包括纠错码和调制码等。
纠错码通过添加冗余信息，在接收端通过纠错算法恢复原始数据；调制码则通过改变信号的结构，提高抗干扰能力。
这些编码技术的应用使得宽带卫星通信系统在不良信道环境下仍然可以稳定传输数据。
卫星通信网路由技术及其模拟_卫星通信网路由技术及其模拟_[共11页]
![卫星通信网路由技术及其模拟_卫星通信网路由技术及其模拟_[共11页]](https://img.taocdn.com/s3/m/f2e1a2dd79563c1ec4da7134.png)
“863”通信高技术丛书
卫星通信网路由技术及其模拟王汝传饶元郑彦
等编著徐小龙邵星林萍
人民邮电出版社
北京
内容提要
本书共分三篇，第一篇是卫星通信网及其路由技术，系统阐述了卫星通信技术的发展历程及其相关知识、卫星通信网体系结构与研究热点、卫星网路由技术的分析及其面临的主要问题，全面分析了现有的卫星网路由技术研究成果；第二篇介绍适用于卫星网的模拟工具，包括NS简介与安装、NS脚本语言、NS的离散事件机制和分裂对象机制、卫星节点的模拟、卫星链路的模拟、定时器和分组头、跟踪文件支持以及常用的分析与调试工具；第三篇是卫星网路由技术模拟，详细介绍了DRA路由技术、SGRP路由技术、SDRA-MA 路由技术在NS中的模拟实现。
本书概念清晰、选材新颖、内容丰富、体系完整、实用性强，既可作为高等院校相关专业大学高年级学生、硕士及博士研究生的参考用书，对从事卫星通信网络研究的科技人员也有重要的参考价值。
“863”通信高技术丛书
卫星通信网路由技术及其模拟
♦编著王汝传饶元郑彦徐小龙邵星
林萍等
责任编辑杨凌
♦人民邮电出版社出版发行北京市崇文区夕照寺街14号
邮编 100061 电子函件 315@
网址
北京艺辉印刷有限公司印刷
♦开本：787⨯1092 1/16
印张：18.25
字数：437千字2010年4月第1版
印数：1 – 3 000册2010年4月北京第1次印刷
ISBN 978-7-115-21931-2
定价：55.00元
读者服务热线：(010)67129264 印装质量热线：(010)67129223
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西安电子科技大学硕士学位论文IP卫星通信系统路由技术研究姓名:潘俊申请学位级别:硕士专业:通信与信息系统指导教师:邱智亮 20100101摘要卫星通信从非再生中继式的载波弯管,再生式的比特弯管,逐步发展到更加复杂高效的星上处理和星上交换。
这一演化使得用户需求的不断增长和技术的不断提高。
卫星通信以其“永远在线”和低成本,大范围覆盖等优势,在军事通信领域具有不可替代的作用。
在当前的信息社会里,万事万物皆 Internet ,因此我们必须考虑卫星网与 Internet 的融合。
现今,在大部分的服务提供者,地面通信网络和管理控制实体都广泛采用 IP 协议实现互联互通的时候, 卫星通信实现基于 IP 协议的星上交换具有很大的优点。
本论文结合本室承担的项目—“基于 IP 协议的星上交换技术研究” , 首先比较了几种主要的星上交换技术的优缺点,并提出基于 IP 的卫星交换网络的基本构想和设计,而且从技术可行上考虑,依据星地配合的思想,充分发挥地面设备的处理能力来弥补载荷交换平台上交换与处理能力的不足,研究实用的卫星 IP 网络路由技术。
提出了由卫星用户终端(SUT 和地面管理中心(TMC 共同完成路由协议的设计方案,本文所研究的卫星网络路由协议技术主要分为两种:一种是卫星网络内部控制协议,即SUT 与 TMC 之间的路由信息交互;另一种是当卫星网络与自治域内的地面路由器通信时,地面路由器与 TMC 之间采用域内路由协议 (IGP 。
本文接着详细描述了内部控制协议的模块设计,并且深入研究 OSPF 路由协议, 然后根据卫星网络特点修改OSPF 路由协议, 给出了星地配合实现的 OSPF 路由协议(Satellite OSPF,简称 SOSPF 设计,最后,详细描述了 SOSPF 软件设计和各个协议模块的设计,初步完成域内路由协议的软件实现。
关键词:卫星网络 IP 路由协议星地配合 OSPFABSTRACTFrom the non-regeneratiive relay-style carrier bend, regenerative bit bent, Satellite communication gradually developed into more complex and highly efficient onborard processing and switching. This evolution made the user demand growing and technology continuing to increase. For its advantages of “ always on” , low-cost and wide range coverage, Satellite communications plays an irreplaceable role in the field of military communication.In the current information society, for the importance of Internet, we must consider the integration of satellite network and Internet. Today, when terrestrial communication network and management of controlled entities are widely using IP protocols to interconnect, Satellite communications achieving the onborad switching based on IP protocol have great advantages.Based on the research project “ Research on the IP-based onborad switching tecnology ” , the characteristicsof main onborad switching technology firstly have been researched. And a basic design of IP-based onborad switching network is proposed. Considering the technically feasibility, based on the conception of cooperation between the satellite and ground, make full use of the processing capability of ground equipment, we proposed a practical routing technology of IP satellite communications network. The Satellite User Terminals (SUT cooperated with the Terrestrial Management Center (TMC to complete the routing protocols. The satallite network routing protocols technology this thesis studied are mainly divided into two kinds: one is the internal control protocol that complete the routing information exchange between the SUT and TMC; another is the Interior Gateway Protocol (IGP between the ground routers and TMC when the satellite network communicated with the ground routers in the AS. Then the thesis described the module design of interior control protocol. And then we made an in-depth study of OSPF, proposed the design of Satellite OSPF (SOSPF which achieved by the cooperation between the satellite and ground. Finally, the design of SOSPF sofeware that completedthe elementary software implementation of interior routing and the protocol modules has been described.Keywords: Satellite Network IP Routing Protocol Cooperation between the Satellite and Ground OSPF西安电子科技大学学位论文独创性(或创新性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及所取得的研究成果。
尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果;也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
申请学位论文与资料若有不实之处,本人承担一切相关责任。
本人签名:______________ 日期:______________西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。
本人保证毕业离校后,发表论文或使用论文工作成果时署名单位仍然为西安电子科技大学。
学校有权保留送交论文的复印件,允许查阅和借阅论文;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。
(保密的论文在解密后遵守此规定本学位论文属于保密,在年解密后适用本授权书。
本人签名:______________ 日期:______________导师签名:______________ 日期:______________第一章绪论 1 第一章绪论1.1论文的研究背景20世纪 80年代和 90年代, ATM 技术得到了长足的发展,被认为是统一地面通信网络的最佳选择。
受其影响, 同时期开始研发的宽带多媒体卫星纷纷采用 ATM 作为星上分组交换技术, ATM 技术也确实能一定程度上满足卫星通信系统对带宽利用率、流量控制和网络管理的需求。
但是,虽然呼声很高,但是以 ATM 为基础的B-ISDN 未能成功,反而以 IP 协议为基础的因特网以其易用性和开放性最终胜出。
IP 协议的广泛使用促使卫星通信网络逐步向 IP 网络靠拢。
TCP/IP技术出现不久, 20世纪 70年代就有了关于在卫星通信中应用的讨论。
2003年, SSTL 卫星公司设计的 UK-DMC 监测卫星上搭载了思科公司的移动接入路由器用于科学实验。
实验结果表明,直接将地面路由器放到卫星上不能满足卫星通信的要求。
2008年 2月,原计划搭载星上高速交换机和路由器等先进设备的日本“超高速因特网卫星” WINDS 最终只实现了星上 ATM 交换,未能采用星上路由器。
这些前期努力说明,虽然直观上将地面路由器的功能搬到卫星上是实现基于 IP 协议的星上交换系统的最佳选择,但是从现金技术能力和卫星通信系统的特点来看,做到这一点并非易事。
采用星地配合技术,通过地面终端辅助设备来解决 IP 路由问题,简化星上功能是切实可行的方法,欧洲上世纪末本世纪初启用的 EuroSkyWay ,休斯公司的商用卫星 IP 网 SpaceWay 等,均是沿着这一技术发展起来的 IP 卫星网络。
EuroSkyWay (ESW 在星上实际完成的是时隙交换 [1],使用星上交换矩阵(Switching Matrix 将上行链路上的特定时隙接通到下行链路的特定时隙。
通过地面接口和控制设备完成 IP 业务接入。