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新一代宽带卫星网络
网友分享于:Jan 1, 1970 8:00:00 AM    来源: IT货架   
新一代宽带卫星网络 新一代的宽带卫星网络已在开发和部署,它们将提供高速的Internet和多媒体 业务。宽带卫星网络日益增加的好处,以及卫星通信易于进行多点广播通信和大覆 盖的特性,使卫星网络在全球信息基础网络结构中起到不可缺少的作用。卫星网络 将会成为固定网络或地面移动网络的一部分,成为IMT-2000系统的一部分以覆盖 到边远地区的用户,为他们提供各种业务。特别是卫星网络在自然灾害恢复和军事 应用中有着不可估量的前景。 在新一代的宽带卫星网络中,卫星链路连接远程网络,并且把网络直接接入到 家庭和商务办公室。在这样的工作环境中,卫星网络不仅支持电路交换业务,更要 支持具有高速脉冲特点的分组交换业务。传统的基于用户或网络信令的电路交换方 式不适合有效地运载动态变化的分组交换业务。在新一代卫星网络中采用了许多新 技术。 新一代多点波束卫星具有先进的星上交换和信号处理技术(再生技术),不是 传统的透明弯管式卫星,大量的商业系统采用ka(30/20GHz),为的是得到宽频带 支持高速率的多媒体业务,把这些业务提供给不同的用户。 卫星网络的设计是卫星星座的选择(包括GEO,MEO,LEO)、星上交换和信号处 理技术、卫星之间链路设计。卫星的重量和功率和复杂性进行折中,开发新的通信 协议,在网络结构和协议时考虑到数据话音和视频业务等的业务服务质量QoS。为了 解决卫星通信的长时延,采用不同的星座和星上交换技术。现在许多卫星网络采用 基于ATM的通信协议。 卫星ATM宽带系统可以快速地和经济地扩展任何地面系统的覆盖边界。不同的使 用Ka频带的卫星系统已提出或在开发。有两种主要的卫星网络接入协议:一种是使 用ATM码元和卫星特定的协议,建立和管理连接:另一种是把ATM协议堆栈高度综合 起来并且定义新的卫星ATM协议分层。下面提供卫星网络结构和协议的最新发展情况。 一、卫星网络实体 未来的卫星宽带系统共享卫星网络结构、星上信号处理和交换能力、用户终端、 支持的协议标准、接入方案以及与地面系统互连。典型的卫星宽带系统有以下的网 络实体。 用户终端(UT),可以支持不同的协议标准,例如ATM,帧中继,TCP/ ip等。用 户终端通过一个标准接口连接到卫星适配单元(SAU)。 卫星适配单元(SAU),专为接入到卫星网络设计,执行适配与卫星协议平台的 所有的必要的终端协议,包括物理层功能。 有效负荷(P/L),星上卫星信号再生即星上信号处理单元,执行复用/去复用、 信道编码/解码、利用多点波束结构的快速分组交换。某些星上信号处理采用类似 ATM交换技术,但是仅执行ATM交换的一部分功能。注意许多操作如呼叫建立信令端 结或连接接纳控制仍在地面执行。 关口站(GTW),陆地地球站,通过它与外部网络连接。 网络控制站(NCS),进行卫星资源管理分配、呼叫路由和呼叫管理功能的管理 (例如位置更新,切换,鉴权,注册和计费等) 二、基于ATM的接口 UT到SAU接口UNI是标准的ATM接口。 SA是SAU与卫星接入网络的接口,SB是NCS与卫星网络的接口,SC是GTW与卫星网 络的接口。 NNI是卫星网络的关口站与外部网络接口。 三、协议参考模型 协议设计使任意信息易于通过网络实体。卫星协议平台是透明的,通过合适的 卫星特定接口支持不同的用户终端标准。卫星接入网络的协议端结在关口站。不需 要对现存网络的协议标准进行修改。这个协议平台使卫星星上交换器适应电路交换、 分组交换和混合交换方式。但是这个协议平台很难对任意特定的协议标准提供最佳 的性能。 卫星特定协议中逻辑链路控制(LLC)和媒介接人控制(MAC)合成为数据链路 控制(DLC)协议层。DLC通过物理层(空中接口)传递信息。 四、宽带卫星通信问题 卫星系统有着固有的限制。卫星通信网络的卫星和地面站资源昂贵,不能有过 多的富裕度,它们必须健壮和有效地使用。地球静止轨道(GEO)系统有非常大的时 延,低地球轨道(IEO)系统时延变化大,这些影响到实时相F实时业务的应用。通 过卫星ATM网络的TCP/IP性能受到影响。基于时间暂停拥挤控制机理(象TCP)与连 接的时延一带宽乘积并无固有关系。况且TCP的往返路程时间(RTT)测量与时延的 变化是敏感的,因为时延变化会引起假的暂停和重发。这是卫星通信比地面网络困 难的地方。 单个卫星需要设计支持几千个地面终端。地球终端通过星上交换建立虚拟电路 传送ATM的码元。因为卫星星上交换的容量有限,每个地球终端只有有限的虚拟电路 可用于传送TCP/IP数据。地球终端是地面骨干网的边界终端设备,为IP确定进/出 ATM骨干网路由。在骨干网中,高容量的路由器必须聚集多路IP流进入单个的虚拟电 路中。在卫星网络协议中必须利用QoS管理器进行流量分级。地球终端也提供IP和ATM 网络之间的拥挤控制方法。卫星星上交换也要执行码元和虚拟电路的业务量管理。 这是卫星网络与地面骨干网QoS要求之间的配合问题。 基于网络掉话的策略、端到端流量控制和拥挤控制策略可以有效地改善TCP在不 规则比特速率下的TCP的性能。除了慢开始和拥挤避免以外,可以使用快速重发和恢 复机理迅速恢复丢失的独立数据段。采用选择应答方法可以快速恢复丢失的多个数 据段。在目前的研究中建议使用增强性能的TCP关口站改善卫星链路上的性能。 卫星通信技术发展迅速,已经使用Ka波段,技术发达国家和地区都在积极研究 和开发它们,而且积极参与ITU-R关于卫星无线资源特别是Ka频带以上频率资源的 分配研究,争取本国的最大利益。这些问题值得我们重视。

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