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1、现代通信网络第六章第六章卫星通信网卫星通信网1 1卫星网络宽带化n随着人类社会对信息需求的不断增长，对随着人类社会对信息需求的不断增长，对InternetInternet网络依网络依赖性的不断提高赖性的不断提高, ,InternetInternet和和宽带综合业务宽带综合业务已经逐步取代传已经逐步取代传统的低速话音和数据业务，成为通信网络中的主要业务。统的低速话音和数据业务，成为通信网络中的主要业务。n西欧卫星转发器供求情况：西欧卫星转发器供求情况：12071207964964585585528528527527电视和和视频14314313139.99.90.40.40 0InternetIn
2、ternet接入接入20020014714717.117.10 00 0InternetInternet中中继163163204204298298223223177177传统语音和数据音和数据2009200920042004199919991997199719951995 时间时间 转发器需求量转发器需求量业务业务2 2卫星宽带通信系统n主要功能：主要功能：n为用户或用户群提供为用户或用户群提供InternetInternet骨干网络的骨干网络的高速接入高速接入；n作为作为骨干传输网络骨干传输网络，连接不同地理区域的，连接不同地理区域的InternetInternet网络。网络。n实现方式：实
3、现方式：n使用微波或激光使用微波或激光星际链路星际链路实现系统的卫星互联；实现系统的卫星互联；n构成构成空间骨干传输网络空间骨干传输网络。n应用特点：应用特点：n由于卫星链路的传输损耗大，在高传输速率情况下，要由于卫星链路的传输损耗大，在高传输速率情况下，要求用户使用具有求用户使用具有较大口径较大口径的接收和发射天线；的接收和发射天线；n目前卫星宽带系统无法支持手持终端在目前卫星宽带系统无法支持手持终端在移动移动中高速通信。中高速通信。3 3卫星宽带通信系统结构n基本功能：基本功能：n利用卫星通信系统利用卫星通信系统覆盖范围广覆盖范围广的特性；的特性；n将广阔地理范围内离散分布的单个用户或用户
4、群将广阔地理范围内离散分布的单个用户或用户群接入接入到到InternetInternet骨干网中。骨干网中。n常见卫星通信系统结构：常见卫星通信系统结构：n交互式交互式卫星宽带卫星宽带接入接入系统结构系统结构n非对称非对称卫星宽带卫星宽带接入接入系统结构系统结构n卫星宽带卫星宽带骨干骨干传输系统结构传输系统结构4 4交互式接入结构5 5非对称接入结构n交互式的终端非常昂贵；交互式的终端非常昂贵；n不断发展的卫星技术使得用户终端的尺寸越来越小，如不断发展的卫星技术使得用户终端的尺寸越来越小，如USATUSAT。n采用类似于电视广播卫星协议的结构。采用类似于电视广播卫星协议的结构。n用户从网络服务
5、器获取的数据用户从网络服务器获取的数据远多于远多于其向网络发送的数据。其向网络发送的数据。6 6宽带骨干传输结构7 7TCP协议概况n面向连接的、端对端、进程对进程的面向连接的、端对端、进程对进程的可靠传输可靠传输协议，协议，为用户提供字节流传输服务；为用户提供字节流传输服务；n基于基于不可靠的不可靠的IPIP服务服务来提供可靠的数据传输，采用来提供可靠的数据传输，采用了端对端流量控制、拥塞控制和差错控制机制来保了端对端流量控制、拥塞控制和差错控制机制来保证服务的可靠性。证服务的可靠性。n使用滑动窗口协议来实现端对端使用滑动窗口协议来实现端对端流量控制流量控制；n使用慢启动、拥塞避免、快速重传
6、和快速恢复算法来完使用慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复算法来完成成拥塞控制拥塞控制；n使用确认信息包、定时器和重传机制来实现使用确认信息包、定时器和重传机制来实现差错控制差错控制。8 8滑动窗口协议n接收端公告窗口：接收端公告窗口：n即是发送滑动窗口；即是发送滑动窗口；n接收端通告发送端的窗口大小数值。接收端通告发送端的窗口大小数值。9 9拥塞控制nTCPTCP拥塞控制策略是在拥塞控制策略是在2020世纪世纪8080年代后期由年代后期由Van Van JacobsonJacobson提出。提出。n拥塞控制机制随拥塞控制机制随TCPTCP协议协议版本的不同而不同。版本的不同而不同。nTCP-
7、RenoTCP-Reno中拥塞控制：中拥塞控制：n慢启动算法慢启动算法n拥塞避免算法拥塞避免算法n快速重传算法快速重传算法n快速恢复算法快速恢复算法1010拥塞控制机制n拥塞控制中，拥塞控制中，TCPTCP发送端维护发送端维护3 3个状态变量：个状态变量：n拥塞窗口拥塞窗口CWNDCWND；n接收端公告窗口接收端公告窗口RWNDRWND；n慢启动门限慢启动门限SSTHRESHSSTHRESH；nCWNDCWND、RWNDRWND和和SSTHRESHSSTHRESH的均是以的均是以字节字节为单位计量。为单位计量。n变量功能：变量功能：nCWNDCWND用于保证发送端不会使得用于保证发送端不会使得
8、网络超载网络超载；nRWNDRWND用于保证发送端不会使得用于保证发送端不会使得接收缓冲器溢出接收缓冲器溢出；nTCPTCP发送端可以发送的数据量是发送端可以发送的数据量是CWNDCWND和和RWNDRWND之中的最小值。之中的最小值。nSSTHRESHSSTHRESH一般在一般在TCPTCP连接建立时初始化为连接建立时初始化为6553565535字节字节。1111慢启动算法n用途：用途：n在一个在一个新建立或恢复新建立或恢复的的TCPTCP连接上发起数据流；连接上发起数据流；n慢启动过程中，慢启动过程中，拥塞窗口拥塞窗口CWNDCWND的大小按的大小按指数指数增长。增长。n算法描述：算法描述
9、：n当当1 1个个TCPTCP连接建立后，连接建立后，CWNDCWND被初始化为被初始化为1 1个个最大报文段长最大报文段长度，发送一个最大报文段长度的数据；度，发送一个最大报文段长度的数据；n在收到确认信号，在收到确认信号，CWNDCWND增加为增加为2 2个个最大报文段长度大小，最大报文段长度大小，发送两个最大报文段长度的数据；发送两个最大报文段长度的数据；n当两个报文段得到确认后，当两个报文段得到确认后，CWNDCWND增加为增加为4 4个个最大报文段长最大报文段长度大小；度大小；n以此类推，当以此类推，当CWNDCWND增大到增大到SSTHRESHSSTHRESH时，慢启动结束，进时，
10、慢启动结束，进入入拥塞避免拥塞避免阶段。阶段。1212拥塞避免算法n在拥塞避免阶段，发送端的在拥塞避免阶段，发送端的CWNDCWND在每个往返在每个往返程时间程时间RTTRTT内增加内增加一个一个最大报文段长度。最大报文段长度。n拥塞避免阶段，拥塞避免阶段，CWNDCWND按按线性线性规律增长。规律增长。n当网络拥塞发生时，就会丢失报文段，有两当网络拥塞发生时，就会丢失报文段，有两种报文段丢失的指示方法：种报文段丢失的指示方法：n超时机制超时机制是发送端主观判断网络拥塞的方法；是发送端主观判断网络拥塞的方法；n重复确认机制重复确认机制是发送端根据接收端的指示判断报是发送端根据接收端的指示判断报
11、文段丢失的方法。文段丢失的方法。1313超时机制n原理描述：原理描述：n发送端在发送报文段后启动发送端在发送报文段后启动重传定时器重传定时器；n如果定时器如果定时器溢出溢出时还没有收到确认，发送端就时还没有收到确认，发送端就重重传传该数据报文段；该数据报文段；n将将SSTHRESHSSTHRESH重新设置为重新设置为当前当前CWNDCWND值的一半值的一半；n重启重启慢启动过程。慢启动过程。1414重复确认机制n原理描述：原理描述：n接收端收到失序的报文段后，立即产生一个接收端收到失序的报文段后，立即产生一个重复确认重复确认；n对于接收端，由于不知道一个重复确认是由一个丢失的对于接收端，由于不
12、知道一个重复确认是由一个丢失的报文段引起的，还是由于仅仅出现了几个报文段的重新报文段引起的，还是由于仅仅出现了几个报文段的重新排序，因此需要排序，因此需要等待等待少量重复确认到来；少量重复确认到来；n假如只是一些报文段的假如只是一些报文段的重新排序重新排序，则在重新排序的报文，则在重新排序的报文段被处理并产生一个新的确认之前，只可能产生段被处理并产生一个新的确认之前，只可能产生1-21-2个个重复确认；重复确认；n如果连续收到如果连续收到3 3个或个或3 3个以上的重复确认，就认为是一个个以上的重复确认，就认为是一个报文段报文段丢失丢失了。了。1515其它算法n快速重传算法：快速重传算法：n此
13、时无需等待定时器的溢出；此时无需等待定时器的溢出；n立即重传丢失的数据报文段。立即重传丢失的数据报文段。n快速恢复算法：快速恢复算法：n快速重传之后；快速重传之后；n接下来执行拥塞避免算法，而不是慢启动算法。接下来执行拥塞避免算法，而不是慢启动算法。1616CWND变化举例1717TCP协议的问题nTCPTCP协议最初是针对协议最初是针对地面有线通信网络地面有线通信网络设计的，网设计的，网络的延时和误码率都很低。络的延时和误码率都很低。n采用采用确认机制确认机制来进行端对端的流量控制和拥塞控制；来进行端对端的流量控制和拥塞控制；n认为所有的报文段丢失都是由于认为所有的报文段丢失都是由于网络拥塞
14、网络拥塞造成的。造成的。nTCPTCP协议在卫星网络中性能下降的原因：协议在卫星网络中性能下降的原因：n卫星链路的卫星链路的长延时长延时；n卫星网络的卫星网络的大带宽延时积大带宽延时积；n卫星链路的卫星链路的高误码率高误码率；n卫星链路的卫星链路的不对称性不对称性。1818长延时的影响n在新的在新的TCPTCP连接建立后，收发双方都不清楚传输网连接建立后，收发双方都不清楚传输网络的业务负载情况。络的业务负载情况。n因此使用因此使用慢启动慢启动来逐步探测传输链路的来逐步探测传输链路的有效带宽有效带宽。n假假设发送的数据报文段的平均长度为发送的数据报文段的平均长度为1K1K字节，字节，TCPTCP
15、协议的慢启动过程协议的慢启动过程持续时间持续时间为：为：轨道道类型型慢启动过程持续时间慢启动过程持续时间tSS（s）每每报文段确文段确认延延迟确确认B=1MbpsB=10MbpsB=155MbpsB=1MbpsB=10MbpsB=155Mbps低低轨0.180.350.550.280.560.90中中轨1.492.323.312.373.795.48静止静止轨道道3.915.737.916.299.4113.131919大带宽延时积的影响n定义：一个定义：一个TCPTCP连接中，链路的连接中，链路的最大有效带宽最大有效带宽B B与连接的与连接的往往返程时间返程时间RTTRTT之积。之积。n功能
16、：说明一个功能：说明一个TCPTCP链路在一个链路在一个RTTRTT内的内的最大吞吐量最大吞吐量。n对于卫星网络，需要对于卫星网络，需要TCPTCP连接的发送窗口足够大。连接的发送窗口足够大。n卫星链路的卫星链路的带宽延时积带宽延时积较大，为了充分利用给定的带宽资源，必须较大，为了充分利用给定的带宽资源，必须在接收到确认信息之前发送足够多的数据到网络中。在接收到确认信息之前发送足够多的数据到网络中。带宽延时积带宽延时积（KB）带宽128Kbps244Kbps1Mbps2Mbps45Mbps155Mbps低低轨(RTT=50ms)0.81.5256.2512.5281.25968.75中中轨(R
17、TT=250ms)47.62531.2562.51406.254843.75静止静止轨道道(RTT=550ms)8.816.77568.75137.53093.7510656.252020高误码率的影响n地面有线传输网的差错率很低；地面有线传输网的差错率很低；n典型的误码率值低于典型的误码率值低于1010-10-10。n卫星链路的误码率通常在卫星链路的误码率通常在1010-2-21010-6-6之间（无纠错之间（无纠错编码时），且具有突发性。编码时），且具有突发性。n因因出错出错而丢失的报文段必须被而丢失的报文段必须被重传重传，因此增加了网络资，因此增加了网络资源的源的消耗消耗；nTCPTCP
18、发送端始终将报文段的丢失理解为发送端始终将报文段的丢失理解为网络拥塞网络拥塞，因而，因而降降低低其传输速率，使得网络资源的利用率急剧下降；其传输速率，使得网络资源的利用率急剧下降；n反向链路上的确认包反向链路上的确认包丢失丢失将会导致已经接收到的报文段将会导致已经接收到的报文段的的超时重传超时重传，进一步降低协议的吞吐率性能。，进一步降低协议的吞吐率性能。2121不对称性的影响n卫星卫星网络中网络中TCPTCP的前向和反向链路在带宽上差别很大。的前向和反向链路在带宽上差别很大。n前向链路前向链路的有效带宽远大于的有效带宽远大于反向链路反向链路的带宽。的带宽。n主要原因：主要原因：n终端终端成本
19、成本的限制，高带宽传输的发射功率和天线尺寸需求将使得终的限制，高带宽传输的发射功率和天线尺寸需求将使得终端成本大幅度提高；端成本大幅度提高；n使用较慢的反向链路使得可以设计性价比更高的接收机，可以使用较慢的反向链路使得可以设计性价比更高的接收机，可以节约节约宝贵的卫星链路带宽。宝贵的卫星链路带宽。n当反向链路只具有有限带宽时，确认包的聚集和丢失使得当反向链路只具有有限带宽时，确认包的聚集和丢失使得确认信号流具有确认信号流具有突发特性突发特性，带来，带来3 3种影响：种影响：n发送的数据流变得更具突发性；发送的数据流变得更具突发性；n降低拥塞窗口降低拥塞窗口CWNDCWND的增长速度；的增长速度
20、；n快速恢复机制的效率降低。快速恢复机制的效率降低。2222卫星TCP技术n端对端端对端的解决方法：的解决方法：n保持保持了标准了标准TCPTCP协议的端对端连接特性；协议的端对端连接特性；n对标准对标准TCPTCP协议中一些基本参数的协议中一些基本参数的调整调整及协议的及协议的扩展扩展。n改进定时机制，采用更先进的流控和分组丢失恢复算法等。改进定时机制，采用更先进的流控和分组丢失恢复算法等。n基于中间件基于中间件的解决方法：的解决方法：n违背违背标准标准TCPTCP协议的端对端连接特性；协议的端对端连接特性；n利用利用性能增强代理性能增强代理将网络中的长延时和高差错率部分与将网络中的长延时和
21、高差错率部分与其余部分隔离；其余部分隔离；n通过在长延时和高差错率部分使用通过在长延时和高差错率部分使用专用专用的协议来增强系的协议来增强系统性能。统性能。2323端对端的解决方法nTCPTCP增强技术；增强技术；n增大初始窗口；增大初始窗口；n字节计数；字节计数；n慢启动后的延迟确认；慢启动后的延迟确认；n选择性确认；选择性确认；n显式拥塞通告。显式拥塞通告。nTCP VegasTCP Vegas；nTCP-PeachTCP-Peach；n空间通信协议标准传输协议空间通信协议标准传输协议SCPS-TPSCPS-TP；n卫星传输协议卫星传输协议STPSTP。2424增大初始窗口n慢启动时间较长
22、。慢启动时间较长。n慢启动算法中慢启动算法中初始窗口初始窗口很小；很小；n初始窗口仅为初始窗口仅为1 1个个最大报文长度最大报文长度MSSMSS。nRFC 2414RFC 2414提出按下式确定初始窗口：提出按下式确定初始窗口：n初始窗口初始窗口=min4MSS,max(2MSS,4380)=min4MSS,max(2MSS,4380)n增强效果：增强效果：n增大增大了了CWNDCWND的初始值后；的初始值后；n允许发送端在允许发送端在第一个第一个往返程时间内发送更多的报文；往返程时间内发送更多的报文；n触发更多的触发更多的确认信号确认信号；n因此使得拥塞窗口因此使得拥塞窗口增加增加得更快。得
23、更快。2525字节计数n字节计数是一种字节计数是一种TCPTCP确认确认计算方式。计算方式。n在在TCPTCP协议中，通过协议中，通过确认确认指示数据是否正确接收；指示数据是否正确接收；n每收到一个确认，就表示有一些数据被正确接收；每收到一个确认，就表示有一些数据被正确接收；n这些数据叫做这个确认这些数据叫做这个确认所覆盖的数据所覆盖的数据。n在标准在标准TCPTCP协议中，发送端每接收协议中，发送端每接收1 1个确认，个确认，拥塞窗口拥塞窗口增加增加1 1个个MSSMSS。n字节计数原理：字节计数原理：n拥塞窗口的增加数量是由每个确认所覆盖的先前拥塞窗口的增加数量是由每个确认所覆盖的先前未确
24、认未确认的字节数目的字节数目来决定的，而不是由来决定的，而不是由确认确认的数目决定的。的数目决定的。n字节计数分类：字节计数分类：n无限字节计数无限字节计数UBCUBC、受限字节计数、受限字节计数LBCLBC。n增强效果：增强效果：n字节计算的实现需要改动字节计算的实现需要改动TCPTCP协议栈，违反了协议栈，违反了RFC 2581RFC 2581建议；建议；n使拥塞窗口过快的增加；使拥塞窗口过快的增加；n不能用于共享网络。不能用于共享网络。2626慢启动后的延迟确认n延迟确认原理：延迟确认原理：n接收端不对每一个收到的报文进行确认；接收端不对每一个收到的报文进行确认；n而是收到而是收到第第2
25、 2个个报文才确认。报文才确认。n延迟确认运行结果：延迟确认运行结果：n在慢启动过程中，在慢启动过程中，TCPTCP发送端根据接收到的确认数目来增发送端根据接收到的确认数目来增加拥塞窗口的大小；加拥塞窗口的大小；n延迟确认将接收端发出的确认数目延迟确认将接收端发出的确认数目减少减少一半；一半；n因此拥塞窗口大小增加的速度就因此拥塞窗口大小增加的速度就减慢减慢了。了。n增强效果：增强效果：n在慢启动后才使用延迟确认；在慢启动后才使用延迟确认；n在在TCPTCP连接连接主动增加主动增加拥塞窗口大小时提供足够的确认；拥塞窗口大小时提供足够的确认；n在在TCPTCP连接连接稳定稳定后减少确认数目以节约
26、网络资源。后减少确认数目以节约网络资源。2727选择性确认n累计确认：累计确认：n若接收的数据不是位于接收窗口的最左边，则不确认。若接收的数据不是位于接收窗口的最左边，则不确认。n选择确认：选择确认：n一种纠正发生多个数据段丢失时的一种纠正发生多个数据段丢失时的TCPTCP处理的策略；处理的策略；n选择确认目前已成为选择确认目前已成为TCPTCP协议扩展的一部分。协议扩展的一部分。n增强效果：增强效果：n使用选择确认，接收端可以告诉发送端所有接收成功的使用选择确认，接收端可以告诉发送端所有接收成功的数据段序列号；数据段序列号；n从而使发送端只重发那些确实丢失的数据段；从而使发送端只重发那些确实
27、丢失的数据段；n提高了提高了TCPTCP传输的性能。传输的性能。2828显式拥塞通告n机制原理：机制原理：n在网络开始拥塞时，显式通告机制将在网络开始拥塞时，显式通告机制将IPIP包头中包头中1bit 1bit ECNECN域域设置为设置为1 1来通知终端节点；来通知终端节点；n终端节点终端节点减小减小其传输速率。其传输速率。n增强效果：增强效果：n避免网络出现避免网络出现严重拥塞现象严重拥塞现象并导致大量报文段的丢失；并导致大量报文段的丢失；nECNECN要求要求IPIP支持支持ECNECN域及域及TCPTCP能够获得能够获得IPIP包头中的信息；包头中的信息；n需要对需要对TCP/IPTC
28、P/IP协议栈中的部分协议进行相应的协议栈中的部分协议进行相应的修改修改；nInternetInternet网络中所有的网络中所有的路由器路由器都需要进行重新设计。都需要进行重新设计。2929基于中间件的解决方法nTCPTCP分裂法分裂法nTCPTCP欺骗法欺骗法3030基于中间件的问题n信关站所需的信关站所需的缓冲区数量较大缓冲区数量较大；n每个连接所需缓存区数量约为卫星链路带宽时延积的每个连接所需缓存区数量约为卫星链路带宽时延积的2-2-3 3倍，还要加上处理所需的开销；倍，还要加上处理所需的开销；n每个有效连接大约需要每个有效连接大约需要200-500KB200-500KB的内存。的内存
29、。n该解决方法该解决方法破坏了破坏了TCPTCP协议的端对端特性协议的端对端特性；n信关站为网络引入了信关站为网络引入了单点故障特性单点故障特性；n一个一个TCPTCP连接的所有报文段都经过连接的所有报文段都经过特定特定信关站的路由；信关站的路由；n没有其他可替代的路由选择。没有其他可替代的路由选择。n要求信关站成为系统的要求信关站成为系统的可信赖设施可信赖设施。n如果采用了如果采用了IPIP层加密和认证协议；层加密和认证协议；n则信关站必须有相应的解密和认证的能力。则信关站必须有相应的解密和认证的能力。3131卫星IP技术n卫星卫星IPIP技术：技术：n将各种卫星业务搭载在将各种卫星业务搭载
30、在TCP/IPTCP/IP协议栈上的技术。协议栈上的技术。n主要技术：主要技术：n卫星卫星IP QoSIP QoSn隧道技术隧道技术n异构网络互联异构网络互联n卫星星座路由技术卫星星座路由技术n卫星网络组播技术卫星网络组播技术nn发展历程：发展历程： nTCP/IPTCP/IP协议集在卫星系协议集在卫星系统中的应用早在统中的应用早在2020世纪世纪7070年代就由年代就由SATNETSATNET作了作了首次试验；首次试验；n直到直到19971997年人们才开始年人们才开始认真地研究如何用认真地研究如何用TCP/IPTCP/IP协议集构造完整、协议集构造完整、独立的卫星网。独立的卫星网。3232
31、卫星IP QoSn对于网络层，基于对于网络层，基于IPIP的的QoSQoS管理机制分为：管理机制分为：n差别服务差别服务DSDS：n通过配置通过配置优先权域优先权域来区分服务质量和服务种类。来区分服务质量和服务种类。n资源预保留协议资源预保留协议RSVPRSVP：n依靠信令来依靠信令来预保留带宽预保留带宽来满足一定的服务质量。来满足一定的服务质量。n在宽带多媒体卫星通信网中，这些控制机制可能会在宽带多媒体卫星通信网中，这些控制机制可能会因为卫星链路的一些固有特性而遭到损害。因为卫星链路的一些固有特性而遭到损害。n例如静止轨道卫星的长传输延迟。例如静止轨道卫星的长传输延迟。n意大利国家电信从意大
32、利国家电信从9999年开始启动年开始启动在分层卫星网络上在分层卫星网络上的多媒体集成的多媒体集成项目。项目。n主要研究视频和话音丢包率、抖动和传输率对主要研究视频和话音丢包率、抖动和传输率对QoSQoS的影响，的影响，以及以及RSVPRSVP的作用。的作用。3333隧道技术n定义：定义：n当一个分组当一个分组A A被封装为被封装为载荷载荷在另一个分组在另一个分组B B中携带时；中携带时；n分组分组B B称为称为隧道分组隧道分组，分组，分组A A称为称为原始分组原始分组；n在隧道分组的信源和信宿之间的转发路径称为一条在隧道分组的信源和信宿之间的转发路径称为一条隧道隧道。n用途：用途：n用于使分组
33、路由通过用于使分组路由通过异种网络异种网络传送到接收方；传送到接收方；n在不改变现有在不改变现有InternetInternet的基础上支持的基础上支持新的网络功能新的网络功能。3434隧道技术的应用n隧道技术在宽带卫星隧道技术在宽带卫星IPIP网络中的应用：网络中的应用：n将将孤立的地面主机孤立的地面主机通过通过卫星接入卫星接入InternetInternet或是或是与其他孤立的地面主机与其他孤立的地面主机或网络相连接；或网络相连接；n小路由器利用隧道技术小路由器利用隧道技术将其自身所在的将其自身所在的局域网局域网LANLAN通过卫星接入到地面通过卫星接入到地面InternetInterne
34、t或与其他地面或与其他地面主机主机/ /网络相连。网络相连。3535异构网络互联n问题描述：问题描述：n一个完全支持一个完全支持IPIP路由的系统可以很好地支持路由的系统可以很好地支持IPIP业务；业务；n但是却不一定可以很好支持非但是却不一定可以很好支持非IPIP业务；业务；n如如ATMATM分组和帧中继分组；分组和帧中继分组；nIPIP和和ATMATM异种网络的互联产生了一系列问题；异种网络的互联产生了一系列问题；n特别是在特别是在IPIP组播路由和组播路由和QoSQoS管理方面。管理方面。n解决方法：解决方法：n采用采用组播地址解析服务器组播地址解析服务器MARSMARS；n多协议标签交
35、换多协议标签交换MPLSMPLS已经被证明非常适合于已经被证明非常适合于IP-over-ATMIP-over-ATM的状况，而且很有可能成为的状况，而且很有可能成为ITUITU推荐的推荐的IP-over-ATMIP-over-ATM的方的方案。案。3636卫星星座路由技术n星座系统一般指星座系统一般指非静止非静止轨道卫星系统。轨道卫星系统。n问题描述：问题描述：n地面网的地面网的InternetInternet路由协议需要在任何连接拓扑变化时路由协议需要在任何连接拓扑变化时交换全部交换全部网络拓扑信息网络拓扑信息；n在低轨卫星系统中，拓扑信息的在低轨卫星系统中，拓扑信息的改变太快改变太快，不可
36、能做到，不可能做到快速的更新全网信息。快速的更新全网信息。n星座系统的拓扑结构有其自身的特点和规律：星座系统的拓扑结构有其自身的特点和规律：n由于星座运行的有规律性，拓扑结构变化由于星座运行的有规律性，拓扑结构变化可预言性可预言性 ；n利用回归星座时，空间段呈利用回归星座时，空间段呈周期变化周期变化；n卫星网络节点的数目卫星网络节点的数目相对固定相对固定；n星座系统的路由极具动态，而又易于捕捉前后关系。星座系统的路由极具动态，而又易于捕捉前后关系。3737常用路由策略n动态虚拟拓扑路由：动态虚拟拓扑路由：n基本思想：利用星座拓扑的基本思想：利用星座拓扑的周期性周期性和和可预测性可预测性来优化路
37、由。来优化路由。n算法描述：将一个星座系统周期分成若干个足够短的算法描述：将一个星座系统周期分成若干个足够短的时隙时隙，对于每，对于每个时隙，地面可以把卫星拓扑结构看作是个时隙，地面可以把卫星拓扑结构看作是固定固定的。的。n虚拟节点路由：虚拟节点路由：n基本思想：利用星座拓扑变化的基本思想：利用星座拓扑变化的规律性规律性来屏蔽卫星的移动性；来屏蔽卫星的移动性；n算法描述：将地球表面位置固定的一片区域作为一个算法描述：将地球表面位置固定的一片区域作为一个固定虚拟点固定虚拟点，每个虚拟点含有该地区内所有地面星座用户信息和有关路由信息，每个虚拟点含有该地区内所有地面星座用户信息和有关路由信息，每个虚
38、拟点在任何时候由覆盖其上空的一颗卫星具体担任。每个虚拟点在任何时候由覆盖其上空的一颗卫星具体担任。n基于拓扑变化的策略：基于拓扑变化的策略：n基本思想：随着卫星基本思想：随着卫星星座星座的不同而不同。的不同而不同。n算法描述：需要明确知道卫星算法描述：需要明确知道卫星拓扑拓扑的变化，要求任何两个通信主站的变化，要求任何两个通信主站之间有一条路径，而没有环路。之间有一条路径，而没有环路。3838卫星网络组播技术n问题描述：问题描述：n在卫星这种具有长的在卫星这种具有长的传输延时传输延时的通信系统中；的通信系统中；n有效地提高信道利用率一直是努力的方向。有效地提高信道利用率一直是努力的方向。n组播
39、（组播（MulticastMulticast）协议：）协议：n运用于具有广播能力的网络中的一种运用于具有广播能力的网络中的一种IPIP层层协议；协议；n能够有效地提高能够有效地提高信道利用率信道利用率。n发展方向：发展方向：n目前组播是基于目前组播是基于无连接无连接的；的；n随着业务需求的变化，需要在组播应用系统中加入必要随着业务需求的变化，需要在组播应用系统中加入必要的控制来提供的控制来提供QoSQoS。n包括安全级别、带宽、延迟、抖动、误码率、成本等。包括安全级别、带宽、延迟、抖动、误码率、成本等。3939 DIRECWAY卫星通信系统4040远程教育应用系统4141在金融业的应用4242
40、小结n卫星宽带通信：卫星宽带通信：n使用微波或激光星际链路实现系统的卫星互联，构成空使用微波或激光星际链路实现系统的卫星互联，构成空间骨干传输网络。间骨干传输网络。n常见卫星通信系统结构：常见卫星通信系统结构：n交互式卫星宽带接入系统结构；交互式卫星宽带接入系统结构；n非对称卫星宽带接入系统结构；非对称卫星宽带接入系统结构；n卫星宽带骨干传输系统结构。卫星宽带骨干传输系统结构。n卫星卫星TCPTCP技术：技术：n端对端的解决方法、基于中间件的解决方法。端对端的解决方法、基于中间件的解决方法。n卫星卫星IPIP技术：技术：n卫星卫星IP QoSIP QoS、隧道技术、异构网络互联、卫星星座路由、隧道技术、异构网络互联、卫星星座路由技术、卫星网络组播技术等。技术、卫星网络组播技术等。4343
