卫星通信系统路由技术
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。
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]。
卫星传输方案
第1篇
卫星传输方案
一、项目背景
随着科技的发展和我国对空间技术的重视，卫星传输技术在通信、广播、导航等领域得到广泛应用。为进一步提高卫星传输效率，确保信息传输的稳定性和安全性，本方案针对卫星传输系统进行优化设计，以满足不同行业和领域的需求。
二、目标与需求
1.提高卫星传输速率，降低传输时延。
5.部署与实施：将卫星传输系统部署到预定地点，进行实际应用。
6.运维与维护：建立运维团队，对卫星传输系统进行日常运维与维护。
五、项目效益
1.提高传输速率，降低传输时延，提升用户体验。
2.优化传输网络，提高传输效率，降低运营成本。
3.提高卫星传输系统的安全性和稳定性，确保信息安全。
4.满足多领域、多场景的应用需求，提升我国卫星传输技术竞争力。
4.优化成本结构，提高经济效益。
5.满足多用户、多任务的需求。
三、方案设计
1.系统架构
-卫星网络：构建多卫星、多波束网络，采用频率复用技术提高传输容量。
-地面站：部署高增益天线和信号处理设备，确保信号接收与处理的效率。
-控制中心：负责卫星网络的管理、监控与任ห้องสมุดไป่ตู้调度。
2.技术参数
-传输速率：设计卫星传输系统以支持高速数据传输，满足大容量信息传输需求。
（3）地面接收系统：采用高增益、高灵敏度的天线和接收设备，降低传输时延。
（4）传输网络优化：通过卫星路由技术、频率复用技术等，提高传输效率。
2.传输技术
（1）卫星发射技术：采用液体火箭发动机、多级火箭等技术，提高卫星发射成功率。
（2）卫星通信技术：采用数字调制、编码技术、多址技术等，提高通信质量和传输速率。
（3）访问控制：设置用户权限，限制非法访问。
卫星通信接入的解决方案
卫星通信接入的解决方案标题：卫星通信接入的解决方案引言概述：随着科技的不断发展，卫星通信在各个领域的应用越来越广泛。
然而，卫星通信接入存在一些问题，如信号延迟、带宽不足等。
为了解决这些问题，我们需要寻找合适的解决方案。
一、卫星通信接入的解决方案之一：地面站优化1.1 提高地面站的接收性能，减少信号延迟1.2 优化地面站的天线系统，提高接收效率1.3 采用先进的信号处理技术，提高信号质量二、卫星通信接入的解决方案之二：卫星轨道优化2.1 调整卫星轨道，减少信号传输路径长度2.2 提高卫星轨道稳定性，减少信号干扰2.3 优化卫星覆盖范围，提高信号覆盖效果三、卫星通信接入的解决方案之三：卫星通信技术升级3.1 采用高通量卫星技术，提高带宽和传输速度3.2 引入自适应调制解调技术，优化信号传输质量3.3 开发新型卫星通信协议，提高通信效率四、卫星通信接入的解决方案之四：网络优化4.1 建立多级网络拓扑结构，提高通信稳定性4.2 引入智能路由技术，优化数据传输路径4.3 加强网络安全防护，保障通信数据安全五、卫星通信接入的解决方案之五：综合应用5.1 结合地面站优化、卫星轨道优化等技术手段，实现卫星通信系统的综合优化5.2 发展卫星通信与其他通信技术的融合应用，提高通信效率5.3 推动卫星通信技术的不断创新，为各行业提供更好的通信服务结语：通过地面站优化、卫星轨道优化、卫星通信技术升级、网络优化和综合应用等多方面的解决方案，可以有效解决卫星通信接入中存在的问题，提高通信效率和质量，推动卫星通信技术的发展与应用。
希望未来卫星通信能够更好地服务于人类社会的发展和进步。
多网融合技术在卫星通信系统中的关键技术与应用
多网融合技术在卫星通信系统中的关键技术与应用简介：随着科技的快速发展，人们对通信技术的要求也越来越高。
在远程通信方面，卫星通信系统扮演着至关重要的角色。
然而，传统的卫星通信系统存在着一些限制，如带宽狭窄和信号传输速度慢等。
为了克服这些问题，多网融合技术应运而生。
本文将探讨多网融合技术在卫星通信系统中的关键技术与应用。
一、多网融合技术的概述多网融合技术是一种将多个通信网络融合在一起的技术，以提供更广阔、更高效的通信服务。
在卫星通信系统中，多网融合技术通过将不同卫星平台、地面站以及其他通信网络整合在一起，形成一个统一、可靠的通信网络，提供更强大的通信能力和更快速的数据传输速度。
二、多网融合技术在卫星通信系统中的关键技术1. 网络融合协议多网融合技术涉及到不同通信网络之间的协议转换和数据交换。
网络融合协议起到了桥梁的作用，将不同网络的数据格式进行标准化，实现数据的互操作性。
这些协议还要考虑到卫星特有的网络条件，如高延迟、不稳定的链路和高速移动性等，确保数据在各个网络之间的无缝传输。
2. 多网融合路由技术在多网融合技术中，路由是一个关键问题。
由于卫星通信系统中的多个网络拓扑结构复杂且多变，设计一个高效的路由算法是非常关键的。
多网融合路由技术通过动态选择最佳传输路径，实现数据在不同网络之间的快速传输和负载均衡。
3. 数据安全与加密多网融合技术的应用涉及到海量的数据传输，因此数据安全性至关重要。
在卫星通信系统中，数据的保密性和完整性需要得到特别关注。
可采取的方法包括数据加密、身份认证和数据完整性校验等，确保数据在传输过程中不被窃取或篡改。
4. 多网融合性能优化多网融合技术在提高通信效率和可靠性方面扮演着重要角色。
针对卫星通信系统中的独特特征，如信号传输延迟等，可以通过优化传输协议和调整网络参数等手段来提高系统性能。
此外，利用智能路由、流量控制和数据缓存等策略也可有效提升多网融合技术的性能。
三、多网融合技术在卫星通信系统中的应用1. 灾害响应与救援在灾害发生时，卫星通信系统的应用至关重要。
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。
VSAT卫星通信网络系统的研究分析
VSAT卫星通信网络系统的研究分析【摘要】本篇文章主要围绕VSAT卫星通信网络系统展开研究分析。
引言部分介绍了背景、研究意义和研究目的。
接着，在正文部分详细介绍了VSAT卫星通信网络系统的基本原理、关键技术、应用领域、发展趋势和案例分析。
最后在结论部分总结了VSAT卫星通信网络系统的研究成果、发展前景以及提出建议和展望。
通过对VSAT卫星通信网络系统的研究分析，可以更好地了解其在通信领域的重要性和发展趋势，为相关领域的研究和应用提供参考。
【关键词】VSAT卫星通信网络系统、基本原理、关键技术、应用领域、发展趋势、案例分析、研究成果、发展前景、建议和展望。
1. 引言1.1 背景介绍VSAT（Very Small Aperture Terminal）是一种通过卫星通信技术进行数据传输的系统，其主要特点是使用较小的天线接收和发送信号。
随着信息技术的发展和应用需求的增加，VSAT卫星通信网络系统在各个领域得到了广泛应用。
背景介绍中，我们将探讨VSAT卫星通信技术的起源和发展历程，以及其在现代通信网络中的地位和作用。
VSAT技术最早起源于20世纪70年代，当时主要用于企业的远程通信和数据传输。
随着通信技术的不断进步和卫星通信网络的发展，VSAT系统逐渐普及，并被应用于军事、能源、金融、教育、医疗等各个领域。
在全球化和信息化的大背景下，VSAT卫星通信网络系统具有高效、可靠、灵活等优势，受到越来越多企业和机构的青睐。
随着科技的不断进步和市场需求的不断增长，VSAT卫星通信网络系统也在不断发展和完善。
未来，随着5G技术、物联网和人工智能的兴起，VSAT系统将迎来更广阔的发展空间和更多的应用场景。
通过对VSAT卫星通信技术的深入研究和探讨，可以更好地了解其在通信领域的优势和局限，为未来的发展提供有益的借鉴和指导。
1.2 研究意义VSAT卫星通信网络系统的研究意义还在于其在军事、航空航天、海洋等领域的广泛应用。
在军事领域，VSAT卫星通信网络系统可以提供高度加密和安全性的通信方式，保障国家安全。
海事BGAN系统岸船卫星通信路由设计
海 事 ＢＧＡＮ业 务 宽带 网 由卫 星 、地 面 关 口站 、核心 网 络 、网络接 入点 、网络接续站 、用户终端等部分 组成 ，如 图２
所示 。核心 网络 采用３ Ｇ移动通信结 构。其通信 方式从链路 结 构上来讲 ，分为 电路交换模式 和Ｉ 包交换模式 两种 ，如表１ Ｐ 所
Байду номын сангаас列。
１２１电 路 交 换 模 式 ．．
话 音 ／ 真通 信 是 Ｉ ｍａ ｓ ｔ 统 最 基 本 的通 信 方 式 ， 传 ｎ ａ系 ｒ Ｂ ＧＡＮ系统仍然保 持这 一基本功 能和 业务 。对于某 些特殊 终
图２ Ｂ Ｎ网络基本结构 （ 关北京 Ｐ 站部分 ） ＧＡ 相 ０Ｐ
端来讲 ， 过 电路交 换还具备 了６ ｋ ｉ ｓ Ｓ Ｎ 通 ４ ｂｔ 的ＩＤ 数据传输 和 ／
短消息 （ ＭＳ）通信 业务 ，具体如下 ： Ｓ （ １）电话／ 传真 ，提 供 ４ ｂｔｓ ＡＭＢＥ ２、３ １ ｋ ｉ／ ＋ ．ＫＨｚ 音
频；
表１ 海事 Ｂ ＧＡＮ不 同链路结构 的特 点
（ ２）ＩＤ Ｓ Ｎ数 据 ，６ ｋ ｉ ｓＵＤ ， （ 分 ４ ｂｔ Ｉ ／ 部
终 端 具 备 ）；
１２ ＧＡＮ业 务 宽 带 网 Ｂ Ｉ
图１ 第四代海事卫星蜂窝点状波束覆盖 图
ＢＧ ＡＮ （ 宽带 全球局域 网络 ）是基 于第 四代海事 卫星 、 具 有全球 无缝 隙的宽带 网络接 入 、移 动实 时视 频直播 等多种 前卫通信 能力的新 一代Ｉ ｍａ ｓ ｔ ｎ ｒ ａ 全球 宽带局域 网 的简称。海
信道２ ０ Ｈｚ ０ ｋ ，可以信道 组合使用 ，信道总数超过６ ０ 。该 ０个 卫星系统 于２ ０ 年 ２ ０ ９ 月起实现全球 覆盖 ，其 通信 容量是 三代 星的 １ ６倍 ，通信功率是三代 星的６ 倍 。 ０
卫星通信应用新领域——机载卫星宽带多媒体通信系统应用介绍
。弩…，，掣 电秘一／：，ｏ‘‘‰
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０，。
卫星数据链路由前向链路和回传链路组成。前向链路——由地面关口站射频系统发射，经由
转发器传输给卫星覆盖范围内所有正在飞行的飞机。在单个转发器上前向链路最高速率可逃 ４０Ｗｏｐｓ。前向链路容量可通过增加转发器轻松扩展。
上的日益完善，其Biblioteka 展速度也会得到进一步的加快。２机载卫星宽带多媒体通信系统组成和技术特点
机载卫星宽带多媒体通信系统主要由机载卫星通信分系统、静止轨道通信卫星空间段分系统
以及地面关１３站分系统组成。机载卫星宽带多媒体通信项目采用的都是成熟同步轨道卫星技术
（ＦＳＳ卫星Ｋｕ频段）’，利用现有在轨Ｋｕ频段卫星信道资源，建立一个统一的卫星机载通信平台 来提供整体的宽带多媒体服务。从某种意义上讲，是将这些成熟技术按照航空飞行要求进行整合， 卫星空间段无需另外投资，系统组网灵活，扩展能力强。机载卫星宽带多媒体通信提供的服务支 持乘客便携式电脑、ＰＡＤ和智能手机为终端的互联网宽频接入服务和电信增值服务。
通信应用系统领域。这个系统不会对民航空管和飞机导航系统造成影响，在为公众乘客提供多媒
体通信服务的同时，也可为空中交通管制和飞机导航系统及应急通信提供备份使用，为飞行管理
驾舱数据、客舱乘客状态信息传输提供宽带接入服务。宽带多媒体通信和无线网络还能支持机组 人员的日常工作，并可节省在机内布设有线网的费用。 机载卫星宽带多媒体通信将开创卫星通信应用新发展空间领域。同时，也为地面固网运营商 提高用户业务使用量，开展业务创新和服务创新。随着该领域发展的逐步成熟，技术与商业模式
中国卫通是国内唯一卫星通信运营商，中国卫通希望成为机载卫星通信服务提供商和运营
卫星通信接入的解决方案
卫星通信接入的解决方案一、背景介绍卫星通信是一种通过卫星进行数据传输和通信的技术，广泛应用于军事、航空航天、电信、能源、交通等领域。
卫星通信接入是指将用户终端与卫星通信网络相连接，实现用户与卫星之间的数据传输和通信。
二、解决方案概述为了满足卫星通信接入的需求，我们提出了以下解决方案：1. 卫星通信接入设备我们推荐使用先进的卫星通信接入设备，包括卫星天线、卫星调制解调器和卫星路由器等。
卫星天线用于接收和发送卫星信号，卫星调制解调器用于将数据转换为卫星信号进行传输，卫星路由器用于管理和转发卫星通信数据。
2. 卫星通信接入协议我们采用国际通用的卫星通信接入协议，如DVB-RCS（Digital Video Broadcasting - Return Channel via Satellite）协议。
该协议支持高速数据传输、多用户接入和网络管理等功能，能够满足各种应用场景的需求。
3. 卫星通信接入网络我们建议搭建一个专用的卫星通信接入网络，包括卫星地面站和卫星运营中心。
卫星地面站用于与卫星通信设备进行通信，卫星运营中心用于管理和监控卫星通信网络的运行状态。
4. 安全性保障我们重视卫星通信接入的安全性，采取多种措施保障数据的安全传输。
例如，使用加密技术对数据进行加密处理，确保数据在传输过程中不被窃取或篡改。
5. 故障恢复机制为了提高卫星通信接入的可靠性，我们建议设置故障恢复机制。
当卫星通信设备或网络发生故障时，可以自动切换到备用设备或备用网络，确保通信的连续性和稳定性。
三、解决方案优势我们的卫星通信接入解决方案具有以下优势：1. 高速稳定的数据传输：采用先进的卫星通信设备和协议，能够实现高速稳定的数据传输，满足用户对大容量数据传输的需求。
2. 多用户接入：支持多用户同时接入卫星通信网络，实现多用户之间的数据交互和通信。
3. 灵活可扩展：我们的解决方案具有良好的灵活性和可扩展性，可以根据用户需求进行定制和升级。
LEO卫星移动通信系统空间网络技术分析
制 的 分 析 和 论 证 ， 出 了 以 支 持 话 音 业 务 为 主 的 Ｌ Ｏ 卫 星 移 动 通 信 系统 星 座 网 络 路 由 和 交 换 技 术 方 案 。 星 座 网 络 采 提 Ｅ 用 定 长 信 元 格 式 交 换 体 制 ， 用 动 态 拓 扑 离散 化 的 拓 扑 快 照 静 态 路 由 策 略 。 这 种 静 态 路 由 离 线 计 算 方 式 和 定 长 信 元 采
维普资讯
通 信 系统 与 网 络 技 术
Ｌ Ｏ卫星移动通信 系统空 问网络技术分析 Ｅ
吴 渭 ， 连 合 ， 骆 吴 巍
（ 中国 电子科 技 集 团公 司第五 十 四研 究所 ， 河北 石 家庄 ０ ０ ８ ） ５０ １
摘 要 ：在 分 析 Ｌ Ｏ 卫 星 星 座 移 动 通 信 系统 空 间 段 网 络 功 能 和 特 点 的 基 础 上 ， 行 了星 座 网 络 路 由 和 交 换 技 术 体 Ｅ 进
ｍｅ ｈ ｎｓ ，ａ ｄ ａ ｏ ｔ ｈ ｏ ｏｏ ｙ ｓ ａ ｓ ｏ ｔｔｃ ｒ ｕｉｇ ｓｒ ｔｇ ｔ ｙ ａ ｃ ｔｐ ｌｇ ｉｃ ｅｉａｉｎ． ｎｅ ｒ ｔ ｇ ｔｅ ｓ ｔｃ ｒｕ ｉ ｆ ｃ ａ ｉｍ ｎ ｄ ｐｓ ｔｅ ｔｐ ｌｇ ｎ ｐ ｈ ｔｓ ｉ ｔｎ ｔａｅ ｙ ｗｉ ｄ ｎ ｍｉ ｏ ｏｏ ｄ ｓｒ ｔ ｔ ａ ｏ ｈ ｙ ｚ ｏ Ｂｙ ｉｔｇａｉ ｔｉ ｔ ｎ ｈ ａ ｏ ｎｇ ｏ － ｌ ｅ ｃ ｌｕ ａｉｎ ｍｅ ｏ ｔ ｅｆｘ ｄ ｃ ｌ ｓ ｔｈｎ ｅ ｈ ｏｏ ．ｔ ｅ ｎ ｔ ｒ ｗ ｔｈｎ ｆ ｃｅ ｃ ｎ ｏ ｗ ｒ ｉｇ ｒ ｔ ｒ ｒａｌ ｍｐ ｏ ｅ ｉ ａｃ ｌｔｏ ｔ ｄ ｗｉ ｔ ｅ ｅｌ ｗ ｃ ｉｇ ｔｃ ｎ ｈ ｈ ｈ ｉ ｉ ｎ ｌｇ ｈ ｅｗｏ ｋ ｓ ｃ ｉｇ ｅ ｉｎ ｙ ａ ｄ ｆｒ ａ ｄｎ ａｅ ａｅ ｇｅ ｔ ｉ ｒｖ ｄ． ｙ ｉ ｉ ｙ
宽带卫星网络边界路由技术研究
Ａ ｓ ａｔ ｕｌｉｇｎｔｏｋ ｉ ｎｅ Ｓｔｌｔ Ｌｎ ｓ（ｓ ｂｔ ｃ：Ｂ ｉ ｎ ｅ ｒｓ ｔ Ｉｔ —ａ ｌｅ ｉ ｒ ｄ ｗ ｗｈ ｒ ｅ ｉ ｋ Ｉｂ）ｉ ＭＥ ／ Ｅ ａ ｌｔ ｃｎｔｌｔ ｎｉ ｂｃｍ ｎ ｍ ｊｒ ｒｎ ｎ Ｏ Ｌ Ｏ ｓｔ ｌｅ ｏｓ ｌ ｉ ｅｏ ｉｇａ ａ ｅｄ ｅ ｉ ｅ ａｏ ｓ ｏｔ
维普资讯
第 ６期
杨发毅等 ： 宽带卫星网络边界路 由技术研究
・５ ・ ２ １
宽 带 卫 星 网络 边界 路 由技 术 研 究
杨发毅 ，赵军锁 ，白建军
（． １解放军第二军医大学 图书馆 ， 上海 ２０３ ；２ 中国科 学院 软件研 究所，北京 １ ０ ０ ． ０４ ３ ． ０ ８ ；３ 国防科技 大学 ０ 计算机学院， 湖南 长沙 ４０７ ） １０３
议 的卫 星 网络 边界路 由机 制 ， 进而指 出了后 续 的研 究方 向。 关键 词 ：卫 星网络 ；星 间链路 ；边界路 由 ；Ｂ Ｐ ４ Ｇ
中图法分类号 ： Ｎ ２ ．３ Ｔ ９７ ２
文献标识码 ：Ａ
文章编号：１０ —６５ ２０ ）６ ０５ —３ ０ １３９ （０６ ０ —２ １０
（． ｉａ Ｓｃｎ ｌ ｒ Ｍ ｄ ａ Ｕ ｉ ｒｔ， ｈ ｎｈ ｉ ０ ４ ３ Ｃ ｉ ；２ Ｉｓｔ ｅ ｆ ａｅ Ｃ ｉ ｓ Ａａ ｅ ｙｏ ｉ ｃ ， ｅｉ １ Ｌ ｒ ｙｏ ｅ ｄＭｉａｙ ｅｉ ｌ ｎ ｅ ｉ Ｓ ａｇ ａ ２ ０ ３ ， ｈ ａ ．ｎ ｉ ｔ ｏ Ｓ ｗ ｒ， ｈ ｅ ｃ ｍ Ｓ ｅ ｅ Ｂ ｉ ｇ ｂｒ ｆ ｏ ｉ ｃ ｖｓ ｔ ｙ ｎ ｔｕ ｏ ｆ ｔ ｎｅ ｄ ｆ ｃｎ ｓ ｊ ｎ １０ ８ ， ｈ ａ ． ｏｅｅ ｆＣｍ ｕ ｒ ｃｎｅ Ｎ ｔ ｎｌ ｎ ｅ ｉ Ｄｆ ｓ Ｔ ｈ ｏ ｇ ， ｈ ｎ ｓ ｕ ａ １０ ３ Ｃ ｉ ） ０ ０ ０ Ｃ ｉ ；３ Ｃ ｌｇ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ， ａ ｏａ Ｕ ｉ ｒｔ ｏ ｅ ｎ ｅ ｎｌ ｙ Ｃ ａ ｇ ａＨ ｎ ｎ ０ ７ ， ｈｎ ｎ ｌ ｏ ｅＳｅ ｉ ｖ ｓｙｆ ｅ ｅ ｃ ｏ ｈ ４ ａ
卫星宽带接入的解决方案
卫星宽带接入的解决方案1.卫星通信技术选择：选择合适的卫星通信技术对于卫星宽带接入至关重要。
根据使用场景和需求，可以选择地球同步轨道卫星（GEO）、非地球同步轨道卫星（LEO）或中地球轨道卫星（MEO）等不同类型的卫星。
同时，还需要考虑卫星的带宽和频谱资源等因素。
2.卫星地面站建设：卫星地面站是实现卫星通信的必要设施，它负责将卫星上行和下行的信号转换为计算机可以识别的数据。
地面站一般包括天线、发射机、接收机、信号处理设备等设备和系统。
根据卫星通信系统的规模和服务范围，地面站的建设需要考虑合理的布局和优化的设计。
3.用户终端设备：用户终端设备是实现卫星宽带接入的关键组成部分，它将卫星信号转换为计算机可以处理的数据，同时也将计算机产生的数据通过卫星信号传输到卫星上。
用户终端设备的种类有多种选择，包括卫星调制解调器、卫星路由器等。
4.服务商网络：卫星宽带接入的实现需要一个强大的网络支持。
服务商需要建立一个完整的网络架构，包括网络核心节点、传输线路、网络管理系统等，以确保信号传输的稳定和可靠性。
5.频谱资源管理：卫星宽带接入需要使用有效的频谱资源来传输数据，因此频谱资源的管理非常重要。
政府和相关机构需要制定相应的政策和规定，对频谱资源进行合理的分配和管理，同时也需要对频谱资源进行监管和维护，以保障卫星宽带接入的功能和服务。
6.安全保障：卫星宽带接入的安全问题需要被重视。
由于卫星通信涉及到敏感信息的传输和存储，服务商需要采取相应的安全措施，包括数据加密、身份认证等，以保护用户的隐私和数据安全。
7.服务质量保障：卫星宽带接入的用户通常具有较高的服务质量要求。
服务商需要建立完善的服务质量监控体系，及时检测和解决网络故障，同时也需要提供有效的技术支持和客户服务，以满足用户的需求。
以上是卫星宽带接入的解决方案的主要内容。
随着科技的不断发展，卫星宽带接入的技术和服务也将不断提升和完善，为更多的用户提供高速可靠的互联网接入。
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
反盗版热线：(010)67171154。
卫星通信接入的解决方案
卫星通信接入的解决方案一、背景介绍卫星通信作为一种广泛应用于远程地区和无线通信不便地区的通信技术，具有覆盖范围广、无地域限制、无线传输等优势。
卫星通信接入解决方案是为了满足远程地区或者无线通信不便地区的通信需求而设计的一种解决方案。
本文将详细介绍卫星通信接入的解决方案。
二、解决方案概述卫星通信接入的解决方案主要包括卫星通信设备、地面站设备和相关通信协议。
通过卫星通信设备与地面站设备的配合，实现远程地区和无线通信不便地区的通信需求。
三、卫星通信设备卫星通信设备是卫星通信接入解决方案的核心组成部份。
它包括卫星接收机和卫星发送机两部份。
1. 卫星接收机卫星接收机用于接收来自卫星的信号。
它具有高灵敏度和高抗干扰能力，能够在复杂的环境中准确接收卫星信号。
2. 卫星发送机卫星发送机用于向卫星发送信号。
它具有高输出功率和高可靠性，能够将信号传输到卫星并实现远程通信。
四、地面站设备地面站设备是卫星通信接入解决方案的配套设备，用于与卫星通信设备进行连接和数据交换。
1. 天线系统天线系统是地面站设备的重要组成部份，用于接收和发送卫星信号。
它具有高增益和高指向性，能够提高信号接收和发送的效率。
2. 通信设备通信设备用于与卫星通信设备进行连接和数据交换。
它包括路由器、交换机和调制解调器等设备，能够实现数据的传输和交换。
3. 电源系统电源系统用于为地面站设备提供稳定的电力供应。
它包括电源适配器、电池组和UPS等设备，能够保证地面站设备的正常运行。
五、通信协议通信协议是卫星通信接入解决方案的重要组成部份，用于规定通信设备之间的数据交换方式和数据格式。
1. 协议类型卫星通信接入解决方案可以采用多种通信协议，如TCP/IP协议、UDP协议和FTP协议等。
不同的协议适合于不同的通信需求。
2. 数据加密为了保证通信的安全性，卫星通信接入解决方案可以采用数据加密技术，对数据进行加密和解密，防止数据被非法获取和篡改。
六、应用场景卫星通信接入解决方案适合于以下场景：1. 远程地区通信卫星通信接入解决方案可以满足远程地区的通信需求，如船舶、油田和山区等地区的通信需求。
卫星通信接入的解决方案
卫星通信接入的解决方案一、背景介绍随着互联网的快速发展，卫星通信作为一种重要的通信手段，广泛应用于各个领域。
卫星通信接入是指通过卫星信号将用户与互联网连接起来，实现远程通信和数据传输。
在某些地区，由于地理环境的限制或者其他因素，传统的有线通信无法满足通信需求，卫星通信接入成为了一种重要的解决方案。
二、需求分析针对卫星通信接入的需求，我们需要设计一个解决方案，满足以下要求：1. 高可靠性：卫星通信接入需要保证稳定可靠的通信连接，确保数据传输的准确性和实时性。
2. 高带宽：卫星通信接入需要提供足够的带宽，以满足用户对大数据传输和高清视频传输的需求。
3. 低延迟：卫星通信接入需要尽量减少数据传输的延迟，提高用户体验。
4. 安全性：卫星通信接入需要采取相应的安全措施，保护用户的数据和隐私不受攻击和泄露。
三、解决方案基于以上需求分析，我们提出以下解决方案：1. 卫星选择：根据用户的地理位置和需求，选择适合的卫星进行通信接入。
可以考虑使用地球同步卫星，以确保稳定的通信连接和较低的延迟。
2. 网络设备：使用高性能的卫星调制解调器和路由器，以提供高带宽和稳定的通信连接。
可以考虑使用多通道技术，以提高带宽利用率。
3. 信号优化：通过合理的天线安装和定位调整，优化卫星信号接收和发送效果，提高通信质量和稳定性。
4. 数据压缩和加速：采用数据压缩和加速技术，减少数据传输量，提高传输效率，降低延迟。
5. 安全防护：采用加密技术和防火墙等安全措施，保护用户的数据和隐私不受攻击和泄露。
四、实施步骤为了实施上述解决方案，我们建议按照以下步骤进行：1. 需求调研：了解用户的具体需求和地理环境，确定卫星通信接入的具体要求。
2. 方案设计：根据需求分析，设计合适的卫星通信接入方案，包括卫星选择、网络设备选型、信号优化、数据压缩和加速、安全防护等。
3. 设备采购：根据方案设计，采购相应的卫星调制解调器、路由器、天线等设备。
4. 安装调试：根据设备厂商提供的安装指南，进行设备的安装和调试工作，确保设备正常工作。
卫星通信接入的解决方案
卫星通信接入的解决方案一、背景介绍随着信息技术的迅猛发展，卫星通信作为一种广域覆盖、可靠性高的通信手段，在现代社会中扮演着重要的角色。
卫星通信接入解决方案是指通过卫星通信技术实现与互联网的连接，为用户提供可靠、高速的通信服务。
本文将详细介绍卫星通信接入的解决方案，包括技术原理、硬件设备、网络架构等方面的内容。
二、技术原理卫星通信接入的解决方案主要依靠卫星作为中继器，将用户的通信信号发送至地面站，再通过地面站与互联网进行数据交换。
具体而言，该解决方案包括以下几个关键技术原理：1. 卫星通信技术：通过卫星将信号传输至地面站，实现长距离、广域覆盖的通信。
卫星通信技术包括频谱利用、调制解调、编码解码等多个方面，确保信号的可靠传输。
2. 地面站技术：地面站是卫星通信接入的重要组成部份，负责接收卫星传输的信号并进行解码、解调等处理。
地面站技术包括天线系统、调制解调器、信号处理器等设备，确保接收到的信号准确无误。
3. 互联网接入技术：地面站与互联网的连接是卫星通信接入的关键环节。
互联网接入技术包括路由器、交换机、防火墙等设备，确保用户的通信数据能够安全、稳定地传输至互联网。
三、硬件设备卫星通信接入的解决方案涉及到多种硬件设备，包括卫星终端设备、地面站设备和互联网接入设备等。
以下是常用的硬件设备介绍：1. 卫星终端设备：卫星终端设备是用户接入卫星通信网络的关键设备，主要包括卫星天线、调制解调器和卫星路由器等。
卫星天线用于接收和发送卫星信号，调制解调器负责信号的解码和解调，卫星路由器则实现卫星通信与互联网的连接。
2. 地面站设备：地面站设备是卫星通信接入的核心设备，主要包括天线系统、调制解调器、信号处理器等。
天线系统用于接收卫星信号并将其转换为电信号，调制解调器负责对信号进行解码和解调，信号处理器用于对解调后的信号进行处理和转发。
3. 互联网接入设备：互联网接入设备是地面站与互联网连接的关键设备，主要包括路由器、交换机和防火墙等。
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大家好，今天我要介绍的内容是卫星路由技术
首先介绍一下技术背景。
20世纪ATM公司通过通过实验验证星上ATM不可行，IP网络路由技术胜出。
21世纪的几个通信卫星证明了IP网络的可行性。
所以说IP网络是未来的发展方向。
下面我们介绍几种当前的交换技术
首先是透明转发
AB之间通信，首先通过A端卫星和地面站与B端卫星建立连接。
连接建立后，地面站和卫星作为转发站构成链路。
如图所示，用户A通过控制信道向地面站发送与用户B建立连接的请求
(①②)，地面站通过控制信道向用户B发送建立连接请求，等待用户B响应(③④)。
当用户B同意建立连接，向地面站反馈同意应答(⑤⑥)。
地面站把应答反馈给用户A(⑦⑧)。
同时地面站根据卫星1、2的信道状态，为用户A、用户B 分配信道(⑨⑩)
但是这种转发技术灵活性较低，卫星信道延时较大，且可靠性较差。
其次星上ATM交换
当两个用户终端A、B属于不同卫星波束覆盖区域时，卫星之间具有
星际链路，可以直接通信。
A通过A端卫星和地面站建立到达B端卫星的星际链路。
通过地面站建立链路后，数据可以直接通过卫星链路进行传输，不必再有地面站进行转发。
如果用户B的注册信息存储于卫星网络的节点中，则用户A的接入星不用访问地面站，可以直接通过星际链路，与用户B的接入星节点建立联系，把用户A的请求发送给用户B，
但是星上ATM交换可能造成资源浪费、时延抖动，通信质量难以保证，也不能很好的支持多播业务。
基于IP分组交换是目前正在研究的一种星上交换方式。
与星上ATM 交换不同的是在卫星链路上直接装载IP分组，而不是ATM信元。
它的优点是：与地面网络的互通性良好，网络的可靠性和灵活性强，支持多播，适合承载各种分组业务
基于IP网络的卫星网络路由设计主要考虑一下两个方面：
星上交换及也是由交换网络、交换接口单元和交换控制单元构成，概念图如下：它将交换机端口上分组处理功能外延到地面设备SUT 上，并通过控管端口，连接地面管理中心TMC 和简化后的星上交换路由控制管理单元。
粗实线表示的是业务信道，主要承载着用户的业务数据；而细实线表示的是控制信道，主要用于SUT 与TMC 之间路由信息和控制信息的通信。
如图所示，经过地面设备处理（复用，编码，调制，发送）后的分组经过星上路由转发到目的地面设备。
目的地面设备再进行接收、解调、解码、解复用、重组等处理，进行转发。
用户IP 分组在发往卫星网络时，地面路由器利用MTU 来限制IP 分组的长度，将分组长度超过MTU 的IP 分组再次分段，当分组到达最终目的主机时，再将进行IP 分组的重装。
当MTU处理完IP分组后，地面设备需在链路数据帧头部加上供星上交换使用的标签。
如循环冗余校验信息等。
下面是星地路由协议
对于支持IP 协议的卫星网络，由于受到器件的限制，无法在星上完成路由协议的处理，地面设备和地面管理中心共同完成路由协议的处理。
星地间协议主要有两种：一种是内部控制协议，主要负责地面设备与地面管理中心之间的路由信息交互。
另一种是当卫星网络与卫星自
治域中的地面路由器通信时，地面路由器与地面管理中心之间采用的域内路由协议。
可以将SUT、SSE（卫星交换设备）和TMC 看成是一个星上路由器，它与图中的地面路由器共同组成一个卫星自治域（AS），虚线1 表示域内路由协议，虚线2 表示的是内部控制协议，实线3 表示的是外部网关路由协议（BGP）。
其中内部控制协议有以下四个模块
域内路由协议主要有两个任务：一是当该模块收到地面接收模块发来的路由分组时，封装成类型为 2 的前向分组，发往控制信道发送模块。
二是当收到控制信道接收模块发来的IGP 路由分组时，根据目的IP 地址封装成符合地面链路传输的数据帧发往地面发送模块。
具体流程如下，时间关系，不做过多赘述。
以上是我们小组对IP卫星通信网络路由技术的介绍。
谢谢。