衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)課件

衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)

衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)1

目錄一、概述二、衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)三、衛(wèi)星TCP技術(shù)四、衛(wèi)星IP技術(shù)五、國(guó)外衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)

目錄一、概述2參考文獻(xiàn)ZhiliSun.SatelliteNetworkingPrincipleandProtocols.JohnWiley&Sons,Ltd.,2005陳振國(guó)等.衛(wèi)星通信系統(tǒng)與技術(shù).北京：北京郵電大學(xué)出版社，2003DOUGLASE.COMER著，林瑤等譯.用TCP/IP進(jìn)行網(wǎng)際互連.北京：電子工業(yè)出版社，1998Chotikapong,Y.;Sun,Z.EvaluationofApplicationPerformanceforTCP/IPviaSatelliteLinks.SatelliteServicesandtheInternet,IEESeminaron17Feb.2000,Page(s):4/1–4/4.參考文獻(xiàn)ZhiliSun.SatelliteNetwo3一、概述隨著人類社會(huì)對(duì)信息需求的不斷增長(zhǎng)，對(duì)Internet網(wǎng)絡(luò)依賴性的不斷提高，Internet業(yè)務(wù)和寬帶綜合業(yè)務(wù)已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)的低速話音和數(shù)據(jù)通信，成為通信網(wǎng)絡(luò)中的主要業(yè)務(wù)Internet業(yè)務(wù)和寬帶綜合業(yè)務(wù)也自然地成為了衛(wèi)星通信當(dāng)前迅速發(fā)展的應(yīng)用領(lǐng)域一、概述隨著人類社會(huì)對(duì)信息需求的不斷增長(zhǎng)，對(duì)Internet4衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)的特點(diǎn)及功能特點(diǎn)傳輸速率高，如吉萊特（Gilat）公司與微軟等合作推出的利用雙向VSAT實(shí)現(xiàn)的Internet接入服務(wù)，能提供下行40Mb/s，上行153.6Kb/s的數(shù)據(jù)速率（但個(gè)人用戶只能獲得下行400Kb/s、上行56～100Kb/s的速率）為了獨(dú)立于地面網(wǎng)絡(luò)，多數(shù)衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)使用微波或激光星間鏈路實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星互連，構(gòu)成空間骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)由于衛(wèi)星鏈路的傳輸損耗大，在高速傳輸情況下，要求用戶使用具有較大口徑的天線。因此，短時(shí)間內(nèi)衛(wèi)星寬帶系統(tǒng)將無(wú)法支持手持終端移動(dòng)中的高速通信。功能為用戶或用戶群提供Internet骨干網(wǎng)的高速接入作為骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)，連接不同地理區(qū)域的Internet網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)的特點(diǎn)及功能特點(diǎn)5西歐衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器（36MHz）數(shù)目的供求情況

轉(zhuǎn)發(fā)器需求業(yè)務(wù)19951997199920042009傳統(tǒng)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)177223298204163Internet中繼0017.1147200Internet接入00.49.913143電視和視頻5275285859641207西歐衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器（36MHz）數(shù)目的供求情況

轉(zhuǎn)發(fā)器6二、衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)交互式衛(wèi)星寬帶Internet接入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)交互式衛(wèi)星寬帶Internet接入7非對(duì)稱衛(wèi)星寬帶接入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

非對(duì)稱衛(wèi)星寬帶接入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)8衛(wèi)星寬帶骨干傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

衛(wèi)星寬帶骨干傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)9三、衛(wèi)星TCP技術(shù)幾個(gè)概念：（1）往返延時(shí)RTT發(fā)送端從開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)到它收到來(lái)自接收端的應(yīng)答，所需時(shí)間為信息傳輸?shù)耐笛訒r(shí)。（2）連接容量（或帶寬延時(shí)乘積）發(fā)送端在接收到返回的應(yīng)答信息之前所能發(fā)送的最大數(shù)據(jù)量，它受到接收窗口(接收窗口為帶寬延時(shí)乘積)的限制。連接容量=帶寬RTT（3）長(zhǎng)粗管道對(duì)于給定的最大窗口尺寸(帶寬延時(shí)乘積)，大的往返延時(shí)將限制連接帶寬(即傳輸速率)，通常把帶寬延時(shí)乘積較大的數(shù)據(jù)連接稱為“長(zhǎng)粗管道”。三、衛(wèi)星TCP技術(shù)幾個(gè)概念：10TCP協(xié)議特點(diǎn) ?面向連接的、端對(duì)端、進(jìn)程對(duì)進(jìn)程的可靠傳輸協(xié)議，為用戶提供字節(jié)流傳輸服務(wù) ?基于不可靠的IP服務(wù)來(lái)提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，采用了端對(duì)端流量控制、擁塞控制和差錯(cuò)控制機(jī)制來(lái)保證服務(wù)的可靠性 ?使用滑動(dòng)窗口協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)端對(duì)端流量控制 ?使用慢啟動(dòng)、擁塞避免、快速重傳和快速恢復(fù)算法來(lái)完成擁塞控制 ?使用確認(rèn)信息包、定時(shí)器和重傳機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制（一）TCP概述TCP協(xié)議特點(diǎn)（一）TCP概述111、滑動(dòng)窗口協(xié)議 ?接收端公告窗口即是發(fā)送滑動(dòng)窗口，是接收端通告發(fā)送端的窗口大小數(shù)值

1、滑動(dòng)窗口協(xié)議122、擁塞控制機(jī)制 ?TCP擁塞控制策略是在20世紀(jì)80年代后期由VanJacobson提出 ?TCP的擁塞控制機(jī)制隨TCP協(xié)議版本的不同而不同，在目前常見(jiàn)的TCP-Reno中，擁塞控制機(jī)制由慢啟動(dòng)算法、擁塞避免算法、快速重傳和快速恢復(fù)算法構(gòu)成2、擁塞控制機(jī)制13圖7-6慢啟動(dòng)-擁塞避免算法中CWND變化示意圖

3、慢啟動(dòng)/擁塞避免機(jī)制圖7-6慢啟動(dòng)-擁塞避免算法中CWND變化示意圖3、慢啟14例題1

按照?qǐng)D7-6所示的慢啟動(dòng)－擁塞避免算法，假設(shè)TCP在一條往返延時(shí)為100ms的移動(dòng)衛(wèi)星鏈路上傳輸一個(gè)400KB的文件。如果TCP發(fā)送的報(bào)文段大小為1KB，則：（1）發(fā)送完該文件需要用多少RTT？（2）此次傳輸?shù)挠行掏铝渴嵌嗌?？例題1按照?qǐng)D7-6所示的慢啟動(dòng)－擁塞避免算法，假設(shè)T15衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)課件16解：（1）傳輸完400KB大小的文件，需要用RTT數(shù)為24（2）此次傳輸?shù)挠行掏铝繛椋海?00×8）/（24×0.1）=133.3(Kbps)解：（1）傳輸完400KB大小的文件，需要用RTT數(shù)為2417例題2

假設(shè)TCP在衛(wèi)星通信鏈路上實(shí)現(xiàn)一個(gè)擴(kuò)展：允許窗口大小遠(yuǎn)大于64KB。假設(shè)你正用這個(gè)擴(kuò)展TCP在一條往返延時(shí)為100ms的1Gbps移動(dòng)衛(wèi)星鏈路上傳送一個(gè)10MB的文件，而且TCP接收窗口為1MB。如果TCP發(fā)送的報(bào)文段大小為1KB，在網(wǎng)絡(luò)無(wú)擁塞、無(wú)分組丟失的情況下：（1）當(dāng)慢啟動(dòng)打開(kāi)發(fā)送窗口達(dá)到1MB時(shí)，用了多少RTT？（2）發(fā)送該文件用了多少RTT？（3）如果發(fā)送文件的時(shí)間由所需的RTT的數(shù)量與鏈路延遲的乘積給出，這次傳輸?shù)挠行掏铝渴嵌嗌伲挎溌穾挼睦寐适嵌嗌?？例題2假設(shè)TCP在衛(wèi)星通信鏈路上實(shí)現(xiàn)一個(gè)擴(kuò)展：允許窗18衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)課件19

解：（1）當(dāng)慢啟動(dòng)打開(kāi)發(fā)送窗口達(dá)到1MB時(shí)，所需RTT數(shù)量為：（2）按照慢啟動(dòng)/擁塞避免算法，發(fā)送該文件所需要的RTT數(shù)量為：35（3）這次傳輸?shù)挠行掏铝繛椋?0/（35*0.1）=2.857(MB/s)鏈路帶寬的利用率為：（2.857*8）/1000=2.2856%解：（1）當(dāng)慢啟動(dòng)打開(kāi)發(fā)送窗口達(dá)到1MB時(shí)，所需RTT數(shù)20TCP在衛(wèi)星通信系統(tǒng)種存在什么樣的問(wèn)題？？TCP在衛(wèi)星通信系統(tǒng)種存在什么樣的問(wèn)題？？21（二）TCP在衛(wèi)星通信系統(tǒng)種存在的問(wèn)題1、衛(wèi)星通信鏈路傳播延時(shí)較大2、衛(wèi)星通信鏈路信息傳輸?shù)恼`碼率較高，造成數(shù)據(jù)丟失，而這種可能被協(xié)議解釋為由擁塞所引起的3、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的帶寬延時(shí)乘積大4、衛(wèi)星鏈路的非對(duì)稱性（二）TCP在衛(wèi)星通信系統(tǒng)種存在的問(wèn)題221、長(zhǎng)延時(shí)對(duì)TCP協(xié)議性能的影響 ?在新的TCP連接建立后，收發(fā)雙方都不清楚傳輸網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)負(fù)載情況，因此使用慢啟動(dòng)來(lái)逐步探測(cè)傳輸鏈路的有效帶寬 ?對(duì)1個(gè)TCP連接，傳輸速率b約為 ?在TCP使用每報(bào)文段確認(rèn)時(shí)傳輸比特速率達(dá)到B所需的時(shí)間 ?在TCP使用延時(shí)確認(rèn)時(shí)，傳輸比特速率達(dá)到B所需的時(shí)間 式中，l為報(bào)文段的平均長(zhǎng)度（比特?cái)?shù)）1、長(zhǎng)延時(shí)對(duì)TCP協(xié)議性能的影響23 ?假設(shè)發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)文段的平均長(zhǎng)度為1KB，則在不同的速率B和不同的確認(rèn)方式下，TCP協(xié)議的慢啟動(dòng)過(guò)程持續(xù)時(shí)間如下表軌道類型tSS（s）每報(bào)文段確認(rèn)延遲確認(rèn)B=1MbpsB=10MbpsB=155MbpsB=1MbpsB=10MbpsB=155Mbps低軌0.180.350.550.280.560.90中軌1.492.323.312.373.795.48靜止軌道3.915.737.916.299.4113.13RTT取值：GEO－550ms，MEO－250ms，LEO-50ms；延遲確認(rèn)：每收到2個(gè)報(bào)文段確認(rèn)一次。 ?假設(shè)發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)文段的平均長(zhǎng)度為1KB，則在不同的速率242、高差錯(cuò)率對(duì)TCP協(xié)議性能的影響 ?地面有線傳輸網(wǎng)的差錯(cuò)率很低，典型的誤碼率值低于10-10，而衛(wèi)星鏈路的誤碼率通常在10-2～10-6之間（無(wú)糾錯(cuò)編碼時(shí)） ?傳輸差錯(cuò)從三個(gè)方面影響了TCP的吞吐率性能： 1）因出錯(cuò)而丟失的報(bào)文段必須被重傳，因此增加了網(wǎng)絡(luò)資源的消耗； 2）TCP發(fā)送端始終將報(bào)文段的丟失理解為網(wǎng)絡(luò)擁塞，因而降低其傳輸速率，使得網(wǎng)絡(luò)資源的利用率急劇下降； 3）反向鏈路上的確認(rèn)包丟失將會(huì)導(dǎo)致已經(jīng)接收到的報(bào)文段的超時(shí)重傳，進(jìn)一步降低協(xié)議的吞吐率性能。 ?衛(wèi)星鏈路的差錯(cuò)具有突發(fā)性，而快速重傳和快速恢復(fù)算法通常不能處理單個(gè)窗口內(nèi)的多個(gè)錯(cuò)誤，因此TCP協(xié)議的擁塞避免機(jī)制將嚴(yán)重限制窗口的增長(zhǎng)

2、高差錯(cuò)率對(duì)TCP協(xié)議性能的影響253、帶寬延時(shí)積對(duì)TCP協(xié)議性能的影響 ?一個(gè)TCP連接中，鏈路的最大有效帶寬與連接的往返程時(shí)間RTT之積稱為帶寬延時(shí)積BDP ?BDP說(shuō)明了一個(gè)TCP鏈路在一個(gè)RTT內(nèi)的最大吞吐量3、帶寬延時(shí)積對(duì)TCP協(xié)議性能的影響26BDP（KB）帶寬128Kbps244Kbps1Mbps2Mbps45Mbps155Mbps低軌(RTT=50ms)0.81.5256.2512.5281.25968.75中軌(RTT=250ms)47.62531.2562.51406.254843.75靜止軌道(RTT=550ms)8.816.77568.75137.53093.7510656.25BDP（KB）帶寬128Kbps244Kbps1Mbps2M27 ?TCP的流量控制通過(guò)連接雙方通告自己的窗口大小來(lái)實(shí)現(xiàn) ?在TCP頭部中，窗口大小是一個(gè)16位的域段，也就是說(shuō)窗口的最大值為216=65535字節(jié)，即64KB ?發(fā)送端在發(fā)送報(bào)文段的過(guò)程中，在未收到已發(fā)送報(bào)文段的確認(rèn)信息之前，發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)量不應(yīng)超過(guò)該窗口的大小 ?衛(wèi)星系統(tǒng)傳輸延時(shí)較大，為了充分利用帶寬資源，必須在接收到確認(rèn)信息之前發(fā)送足夠多的數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)中，這就需要TCP連接的窗口足夠大 ?TCP的流量控制通過(guò)連接雙方通告自己的窗口大小來(lái)實(shí)現(xiàn)284、鏈路的不對(duì)稱性對(duì)TCP協(xié)議性能的影響 ?衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中TCP的前向和反向鏈路在帶寬上通常有著很大的不對(duì)稱性，即前向鏈路的有效帶寬遠(yuǎn)大于反向鏈路的帶寬 ?考慮到大量TCP傳輸?shù)膯蜗蛱匦裕ㄈ鐝木W(wǎng)絡(luò)服務(wù)器到遠(yuǎn)程主機(jī)），較慢的反向鏈路在很大程度上是可以接收的4、鏈路的不對(duì)稱性對(duì)TCP協(xié)議性能的影響29?當(dāng)反向鏈路只具有有限帶寬時(shí)，確認(rèn)包的聚集和丟失使得確認(rèn)信號(hào)流具有突發(fā)特性，帶來(lái)3種影響： 1）發(fā)送的數(shù)據(jù)流變得更具突發(fā)性； 2）降低擁塞窗口CWND的增長(zhǎng)速度； 3）快速恢復(fù)機(jī)制的效率降低

?當(dāng)反向鏈路只具有有限帶寬時(shí)，確認(rèn)包的聚集和丟30（三）改善衛(wèi)星TCP性能的方法

?主要的解決技術(shù)可以粗略地分為兩大類 1、端對(duì)端的解決方法：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)TCP協(xié)議中一些基本參數(shù)的調(diào)整及協(xié)議的擴(kuò)展，改進(jìn)定時(shí)機(jī)制，采用更先進(jìn)的流控和分組丟失恢復(fù)算法等 2、基于中間件（middleware）的解決方法：利用性能增強(qiáng)代理將網(wǎng)絡(luò)中的長(zhǎng)延時(shí)和高差錯(cuò)率部分與其余部分隔離，通過(guò)在長(zhǎng)延時(shí)和高差錯(cuò)率部分使用專用的協(xié)議來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)性能

（三）改善衛(wèi)星TCP性能的方法31

TCP增強(qiáng)技術(shù)－增大初始窗口?慢啟動(dòng)算法中初始窗口很小（僅為1），使慢啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，RFC2414針對(duì)這一情況提出按下式確定初始窗口 ?按照這種方法，在每報(bào)文段確認(rèn)時(shí)，慢啟動(dòng)算法中所需要的最大接收窗口恢復(fù)時(shí)間可以縮短為:

其中Wmax為最大允許接收窗口，Winit為初始窗口

1、端對(duì)端的解決方法 TCP增強(qiáng)技術(shù)－增大初始窗口1、端對(duì)端的解決方法32TCP增強(qiáng)技術(shù)－字節(jié)計(jì)數(shù) ?字節(jié)計(jì)數(shù)是一種TCP確認(rèn)計(jì)算方式 ?在字節(jié)計(jì)數(shù)方式中，擁塞窗口的增加數(shù)量是由每個(gè)確認(rèn)所覆蓋的先前未確認(rèn)的字節(jié)數(shù)目來(lái)決定的，而不是由確認(rèn)的數(shù)目決定的 ?有兩種字節(jié)計(jì)數(shù)的算法：無(wú)限字節(jié)計(jì)數(shù)（UBC）和受限字節(jié)計(jì)數(shù)（LBC）。TCP增強(qiáng)技術(shù)－字節(jié)計(jì)數(shù)33

?UBC每接收到一個(gè)確認(rèn)就簡(jiǎn)單的根據(jù)確認(rèn)覆蓋的未確認(rèn)字節(jié)數(shù)目來(lái)增加擁塞窗口，而LBC則限制擁塞窗口的增加為2段 ?LBC與UBC相比，防止了大量線性增加的突發(fā)數(shù)據(jù)，從而減少了數(shù)據(jù)的丟失并提高了傳輸效率 ?UBC每接收到一個(gè)確認(rèn)就簡(jiǎn)單的根據(jù)確認(rèn)覆蓋的未34?延遲確認(rèn)是指接收端不是對(duì)每一個(gè)收到的報(bào)文段進(jìn)行確認(rèn)，而是收到第2個(gè)完整的報(bào)文段時(shí)才確認(rèn)?在慢啟動(dòng)過(guò)程中TCP發(fā)送端根據(jù)接收到的確認(rèn)數(shù)目來(lái)增加擁塞窗口的大小，而延遲確認(rèn)將接收端發(fā)出的確認(rèn)數(shù)目減少了一半，因此擁塞窗口大小增加的速度就減慢了 ?在慢啟動(dòng)后才使用延遲確認(rèn)，這樣在TCP連接主動(dòng)增加擁塞窗口大小時(shí)提供了足夠多的確認(rèn)，而在TCP連接穩(wěn)定后減少確認(rèn)數(shù)目以節(jié)約網(wǎng)絡(luò)資源 TCP增強(qiáng)技術(shù)－慢啟動(dòng)后的

延遲確認(rèn)DAASS?延遲確認(rèn)是指接收端不是對(duì)每一個(gè)收到的報(bào)文段進(jìn)TCP35 ?選擇確認(rèn)是一種糾正發(fā)生多個(gè)數(shù)據(jù)段丟失時(shí)的TCP處理的策略 ?使用選擇確認(rèn)，接收端可以告訴發(fā)送端所有接收成功的數(shù)據(jù)段序列號(hào)，從而使發(fā)送端只重發(fā)那些確實(shí)丟失的數(shù)據(jù)段，提高了TCP傳輸?shù)男阅??在衛(wèi)星信道中使用SACK比標(biāo)準(zhǔn)的TCP在性能上有很大改進(jìn)TCP增強(qiáng)技術(shù)－選擇性確認(rèn)SACK ?選擇確認(rèn)是一種糾正發(fā)生多個(gè)數(shù)據(jù)段丟失時(shí)的TCPTCP增36 ?在網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始擁塞時(shí)，顯式通告機(jī)制將IP包頭中1比特ECN域設(shè)置為1來(lái)通知終端節(jié)點(diǎn)。相應(yīng)地，終端節(jié)點(diǎn)減小其傳輸速率 ?發(fā)送端可以在重傳定時(shí)器超時(shí)或接收到3個(gè)重復(fù)確認(rèn)之前就可以收到顯式的擁塞信息，因此，如果一個(gè)報(bào)文段丟失而沒(méi)有擁塞指示，則該報(bào)文段的丟失就一定是由鏈路的差錯(cuò)造成的，發(fā)送端無(wú)需降低其傳輸速率TCP增強(qiáng)技術(shù)－顯式擁塞通告ECN ?在網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始擁塞時(shí)，顯式通告機(jī)制將IP包頭中1比TCP37TCPVegas：使用傳輸速率來(lái)實(shí)現(xiàn)擁塞控制TCPPeach：針對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方案：突發(fā)啟動(dòng)和高速恢復(fù)SCPS-TP：針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)TCP協(xié)議在空間通信系統(tǒng)種存在的問(wèn)題進(jìn)行擴(kuò)展和改進(jìn)STP：衛(wèi)星傳輸協(xié)議，提供面向字節(jié)流的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，其自動(dòng)重傳請(qǐng)求機(jī)制使用選擇性否定確認(rèn)其它端對(duì)端的解決方法TCPVegas：使用傳輸速率來(lái)實(shí)現(xiàn)擁塞控制其它端對(duì)端的解38 ?基于中間件解決方案的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2、基于中間件的解決方案 ?基于中間件解決方案的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2、基于中間件的39 ?TCP分裂法將整個(gè)通信系統(tǒng)分為衛(wèi)星段和非衛(wèi)星段兩個(gè)部分，在非衛(wèi)星段中采用標(biāo)準(zhǔn)的地面網(wǎng)絡(luò)TCP協(xié)議，在衛(wèi)星段采用專用的衛(wèi)星傳輸協(xié)議 ?位于地面的TCP信關(guān)站通過(guò)地面網(wǎng)絡(luò)建立和維護(hù)與系統(tǒng)的地面節(jié)點(diǎn)TCP連接，通過(guò)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)建立和維護(hù)與遠(yuǎn)端信關(guān)站的連接?在某些情況下，信關(guān)站需要完成不同版本TCP協(xié)議的轉(zhuǎn)換 ?因?yàn)橹饕母倪M(jìn)都在信關(guān)站實(shí)現(xiàn)，TCP分裂法無(wú)需修改終端用戶的TCP協(xié)議棧TCP分裂法（TCPSplitting） ?TCP分裂法將整個(gè)通信系統(tǒng)分為衛(wèi)星段和非衛(wèi)星段兩個(gè)部T40 ?TCP欺騙法中，信關(guān)站作為一個(gè)欺騙代理，接收源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)報(bào)文段并代替目的節(jié)點(diǎn)向源節(jié)點(diǎn)發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，使得源節(jié)點(diǎn)可以更快地發(fā)送數(shù)據(jù)；同時(shí)，它還負(fù)責(zé)將接收的數(shù)據(jù)報(bào)文段可靠地發(fā)送到真正的目的節(jié)點(diǎn) ?因?yàn)橹饕母膭?dòng)都在信關(guān)站實(shí)現(xiàn)，TCP欺騙法無(wú)需修改終端用戶的TCP協(xié)議棧TCP欺騙法（TCPSpoofing） ?TCP欺騙法中，信關(guān)站作為一個(gè)欺騙代理，接收源TCP欺41 ?TCP欺騙法中信關(guān)站的一種典型結(jié)構(gòu) ?TCP欺騙法中信關(guān)站的一種典型結(jié)構(gòu)42四、衛(wèi)星IP技術(shù)衛(wèi)星IPQoS隧道技術(shù)衛(wèi)星星座路由技術(shù)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)組播技術(shù)四、衛(wèi)星IP技術(shù)衛(wèi)星IPQoS43 ?從網(wǎng)絡(luò)層來(lái)看基于IP的QoS管理機(jī)制，有兩種方法： 1）差別服務(wù)DS，通過(guò)配置優(yōu)先權(quán)域來(lái)區(qū)分服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)種類； 2）資源預(yù)保留協(xié)議RSVP，依靠信令來(lái)預(yù)保留帶寬來(lái)滿足一定的服務(wù)質(zhì)量。衛(wèi)星IPQoS ?從網(wǎng)絡(luò)層來(lái)看基于IP的QoS管理機(jī)制，有兩衛(wèi)星IPQ44 ?隧道技術(shù)往往用于使分組路由通過(guò)異種網(wǎng)絡(luò)傳送到接收方，也常用于在不改變現(xiàn)有Internet的基礎(chǔ)上支持新的網(wǎng)絡(luò)功能隧道（tunneling）技術(shù) ?隧道技術(shù)往往用于使分組路由通過(guò)異種網(wǎng)絡(luò)傳送到接收方，也45 ?寬帶衛(wèi)星IP網(wǎng)絡(luò)可能將隧道技術(shù)用在以下幾個(gè)方面 1）將孤立的地面主機(jī)通過(guò)衛(wèi)星接入Internet或是與其他孤立的地面主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)相連接； 2）小路由器利用隧道技術(shù)將其自身所在的局域網(wǎng)（LAN）通過(guò)衛(wèi)星接入到地面Internet或與其他地面主機(jī)/網(wǎng)絡(luò)相連 ?寬帶衛(wèi)星IP網(wǎng)絡(luò)可能將隧道技術(shù)用在以下幾個(gè)方面46?一個(gè)完全支持IP路由的系統(tǒng)可以很好地支持IP業(yè)務(wù)，但是卻不一定可以很好支持非IP業(yè)務(wù)，如ATM分組和幀中繼分組 ?IP和ATM異種網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)產(chǎn)生了一系列問(wèn)題，特別是在IP組播路由和QoS管理方面 ?解決在ATM中進(jìn)行IP組播的一個(gè)方案是采用組播地址解析服務(wù)器，將IP組播地址映射為ATM服務(wù)器地址 ?多協(xié)議標(biāo)簽交換MPLS已經(jīng)被證明非常適合于IP-over-ATM的狀況，而且很有可能成為ITU推薦的IP-over-ATM的方案異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)?一個(gè)完全支持IP路由的系統(tǒng)可以很好地支持IP業(yè)務(wù)47 ?地面網(wǎng)的Internet路由協(xié)議，如開(kāi)放式最短路徑優(yōu)先OSPF和路由信息協(xié)議RIP，需要在任何連接拓?fù)渥兓瘯r(shí)交換全部網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?。在低軌衛(wèi)星系統(tǒng)中，拓?fù)湫畔⒌母淖內(nèi)绱酥?，不可能做到快速的更新全網(wǎng)信息 ?星座系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有其自身的特點(diǎn)和規(guī)律：1）由于星座運(yùn)行的有規(guī)律性，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)變化可預(yù)知；2）利用回歸星座時(shí)，空間段呈周期變化；3）衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的數(shù)目相對(duì)固定。因此，星座系統(tǒng)的路由是極具動(dòng)態(tài)而又易于捕捉前后關(guān)系的衛(wèi)星星座路由技術(shù) ?地面網(wǎng)的Internet路由協(xié)議，如開(kāi)放式最短路徑優(yōu)先48衛(wèi)星星座路由策略 ?目前常用的路由策略包括： 1）動(dòng)態(tài)虛擬拓?fù)渎酚桑浩浠舅枷胧抢眯亲負(fù)涞闹芷谛院涂深A(yù)測(cè)性來(lái)優(yōu)化路由； 2）虛擬節(jié)點(diǎn)路由：利用星座拓?fù)渥兓囊?guī)律性來(lái)屏蔽衛(wèi)星的移動(dòng)性； 3）基于拓?fù)渥兓牟呗裕盒枰鞔_知道衛(wèi)星拓?fù)涞淖兓?。衛(wèi)星星座路由策略49 ?組播（Multicast）協(xié)議是目前運(yùn)用于具有廣播能力的網(wǎng)絡(luò)中的一種IP層協(xié)議 ?組播技術(shù)覆蓋了網(wǎng)絡(luò)的許多領(lǐng)域，包括視頻和遠(yuǎn)程會(huì)議、多媒體簡(jiǎn)報(bào)、新聞發(fā)布以及遠(yuǎn)程教育等 ?到目前為止組播是基于無(wú)連接的，但是隨著業(yè)務(wù)需求的變化，需要在組播應(yīng)用系統(tǒng)中加入必要的控制來(lái)提供QoS，包括安全級(jí)別、帶寬、延遲、抖動(dòng)、誤碼率、成本等服務(wù)參數(shù)的控制衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)組播技術(shù) ?組播（Multicast）協(xié)議是目前運(yùn)用于具有廣播能力50五、國(guó)外衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)概況

系統(tǒng)名稱工作頻段系統(tǒng)衛(wèi)星和軌道特征覆蓋范圍預(yù)計(jì)系統(tǒng)容量*（Gb/s）星際鏈路星上交換投資（億美元）SkyBridgeKu20個(gè)軌道平面，4衛(wèi)星/軌道平面，1469公里軌道，53o傾角70o215無(wú)無(wú)40HughesLINK?Ku1個(gè)赤道平面，8顆衛(wèi)星，軌道高度15000公里；2個(gè)傾斜軌道平面，7衛(wèi)星/軌道平面，15000公里軌道，45o傾角全球155光鏈路衛(wèi)星交換時(shí)分多址＋基帶交換26Virgo?Ku15個(gè)軌道平面，1衛(wèi)星/軌道平面，軌道偏心率0.66，遠(yuǎn)地點(diǎn)高度27300公里，63.4o傾角9個(gè)區(qū)域性服務(wù)區(qū)100光鏈路無(wú)26.4AstrolinkKa靜止軌道，9顆衛(wèi)星全球9.6快速包交換40Teledesic*Ka24個(gè)軌道平面，12衛(wèi)星/軌道平面，軌道高度1375公里，傾角84.7o全球13.3快速包交換90SEKa靜止軌道，8顆衛(wèi)星準(zhǔn)全球59.5光鏈路微波交換矩陣23StarLynxQ/V靜止軌道和中軌，4＋20南北緯80o≤5.9和≤6.3光鏈路基帶交換29M-starQ/V12個(gè)軌道平面，6衛(wèi)星/軌道平面，軌道高度1350公里，傾角47o南北緯60o約3.6微波鏈路微波交換矩陣＋衛(wèi)星交換時(shí)分多址64部分衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)的主要參數(shù)

*信關(guān)站到用戶的容量

五、國(guó)外衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)概況系統(tǒng)名稱工作系統(tǒng)衛(wèi)星和軌道特征51系統(tǒng)名稱點(diǎn)波束特性波束寬度EIRP(dBW)/前向載波末期功率（W）重量（公斤，無(wú)燃料）工作壽命（年）SkyBridge24個(gè)雙向極化跟蹤點(diǎn)波束約28o≤21.4350012508HughesLINK?50固定可選點(diǎn)波束（25個(gè)/極化方向）2.5o≤43.99100260012Virgo?28個(gè)用戶跟蹤點(diǎn)波束，4個(gè)信關(guān)站跟蹤點(diǎn)波束2.26o50.510500277812Astrolink64個(gè)跳躍波束＋3個(gè)固定波束＋1個(gè)跟蹤波束1o5610500218512Teledesic64個(gè)跳躍波束不清楚50640074710SE640-2o（收），0.3o（發(fā)）6413500約300015StarLynx40（GEO）＋32（MEO）0.15o和0.6o70.5和5615000350015/12M-star32約1.1o21-29（信關(guān)站），33-43（用戶）153010048部分衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)衛(wèi)星的主要參數(shù)

系統(tǒng)名稱點(diǎn)波束特性波束寬度EIRP(dBW)/前向載波末52

衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)

衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)53

目錄一、概述二、衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)三、衛(wèi)星TCP技術(shù)四、衛(wèi)星IP技術(shù)五、國(guó)外衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)

目錄一、概述54參考文獻(xiàn)ZhiliSun.SatelliteNetworkingPrincipleandProtocols.JohnWiley&Sons,Ltd.,2005陳振國(guó)等.衛(wèi)星通信系統(tǒng)與技術(shù).北京：北京郵電大學(xué)出版社，2003DOUGLASE.COMER著，林瑤等譯.用TCP/IP進(jìn)行網(wǎng)際互連.北京：電子工業(yè)出版社，1998Chotikapong,Y.;Sun,Z.EvaluationofApplicationPerformanceforTCP/IPviaSatelliteLinks.SatelliteServicesandtheInternet,IEESeminaron17Feb.2000,Page(s):4/1–4/4.參考文獻(xiàn)ZhiliSun.SatelliteNetwo55一、概述隨著人類社會(huì)對(duì)信息需求的不斷增長(zhǎng)，對(duì)Internet網(wǎng)絡(luò)依賴性的不斷提高，Internet業(yè)務(wù)和寬帶綜合業(yè)務(wù)已經(jīng)逐步取代傳統(tǒng)的低速話音和數(shù)據(jù)通信，成為通信網(wǎng)絡(luò)中的主要業(yè)務(wù)Internet業(yè)務(wù)和寬帶綜合業(yè)務(wù)也自然地成為了衛(wèi)星通信當(dāng)前迅速發(fā)展的應(yīng)用領(lǐng)域一、概述隨著人類社會(huì)對(duì)信息需求的不斷增長(zhǎng)，對(duì)Internet56衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)的特點(diǎn)及功能特點(diǎn)傳輸速率高，如吉萊特（Gilat）公司與微軟等合作推出的利用雙向VSAT實(shí)現(xiàn)的Internet接入服務(wù)，能提供下行40Mb/s，上行153.6Kb/s的數(shù)據(jù)速率（但個(gè)人用戶只能獲得下行400Kb/s、上行56～100Kb/s的速率）為了獨(dú)立于地面網(wǎng)絡(luò)，多數(shù)衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)使用微波或激光星間鏈路實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星互連，構(gòu)成空間骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)由于衛(wèi)星鏈路的傳輸損耗大，在高速傳輸情況下，要求用戶使用具有較大口徑的天線。因此，短時(shí)間內(nèi)衛(wèi)星寬帶系統(tǒng)將無(wú)法支持手持終端移動(dòng)中的高速通信。功能為用戶或用戶群提供Internet骨干網(wǎng)的高速接入作為骨干傳輸網(wǎng)絡(luò)，連接不同地理區(qū)域的Internet網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)的特點(diǎn)及功能特點(diǎn)57西歐衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器（36MHz）數(shù)目的供求情況

轉(zhuǎn)發(fā)器需求業(yè)務(wù)19951997199920042009傳統(tǒng)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)177223298204163Internet中繼0017.1147200Internet接入00.49.913143電視和視頻5275285859641207西歐衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器（36MHz）數(shù)目的供求情況

轉(zhuǎn)發(fā)器58二、衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)交互式衛(wèi)星寬帶Internet接入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)二、衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)交互式衛(wèi)星寬帶Internet接入59非對(duì)稱衛(wèi)星寬帶接入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

非對(duì)稱衛(wèi)星寬帶接入系統(tǒng)結(jié)構(gòu)60衛(wèi)星寬帶骨干傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

衛(wèi)星寬帶骨干傳輸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)61三、衛(wèi)星TCP技術(shù)幾個(gè)概念：（1）往返延時(shí)RTT發(fā)送端從開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)到它收到來(lái)自接收端的應(yīng)答，所需時(shí)間為信息傳輸?shù)耐笛訒r(shí)。（2）連接容量（或帶寬延時(shí)乘積）發(fā)送端在接收到返回的應(yīng)答信息之前所能發(fā)送的最大數(shù)據(jù)量，它受到接收窗口(接收窗口為帶寬延時(shí)乘積)的限制。連接容量=帶寬RTT（3）長(zhǎng)粗管道對(duì)于給定的最大窗口尺寸(帶寬延時(shí)乘積)，大的往返延時(shí)將限制連接帶寬(即傳輸速率)，通常把帶寬延時(shí)乘積較大的數(shù)據(jù)連接稱為“長(zhǎng)粗管道”。三、衛(wèi)星TCP技術(shù)幾個(gè)概念：62TCP協(xié)議特點(diǎn) ?面向連接的、端對(duì)端、進(jìn)程對(duì)進(jìn)程的可靠傳輸協(xié)議，為用戶提供字節(jié)流傳輸服務(wù) ?基于不可靠的IP服務(wù)來(lái)提供可靠的數(shù)據(jù)傳輸，采用了端對(duì)端流量控制、擁塞控制和差錯(cuò)控制機(jī)制來(lái)保證服務(wù)的可靠性 ?使用滑動(dòng)窗口協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)端對(duì)端流量控制 ?使用慢啟動(dòng)、擁塞避免、快速重傳和快速恢復(fù)算法來(lái)完成擁塞控制 ?使用確認(rèn)信息包、定時(shí)器和重傳機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)差錯(cuò)控制（一）TCP概述TCP協(xié)議特點(diǎn)（一）TCP概述631、滑動(dòng)窗口協(xié)議 ?接收端公告窗口即是發(fā)送滑動(dòng)窗口，是接收端通告發(fā)送端的窗口大小數(shù)值

1、滑動(dòng)窗口協(xié)議642、擁塞控制機(jī)制 ?TCP擁塞控制策略是在20世紀(jì)80年代后期由VanJacobson提出 ?TCP的擁塞控制機(jī)制隨TCP協(xié)議版本的不同而不同，在目前常見(jiàn)的TCP-Reno中，擁塞控制機(jī)制由慢啟動(dòng)算法、擁塞避免算法、快速重傳和快速恢復(fù)算法構(gòu)成2、擁塞控制機(jī)制65圖7-6慢啟動(dòng)-擁塞避免算法中CWND變化示意圖

3、慢啟動(dòng)/擁塞避免機(jī)制圖7-6慢啟動(dòng)-擁塞避免算法中CWND變化示意圖3、慢啟66例題1

按照?qǐng)D7-6所示的慢啟動(dòng)－擁塞避免算法，假設(shè)TCP在一條往返延時(shí)為100ms的移動(dòng)衛(wèi)星鏈路上傳輸一個(gè)400KB的文件。如果TCP發(fā)送的報(bào)文段大小為1KB，則：（1）發(fā)送完該文件需要用多少RTT？（2）此次傳輸?shù)挠行掏铝渴嵌嗌?？例題1按照?qǐng)D7-6所示的慢啟動(dòng)－擁塞避免算法，假設(shè)T67衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)課件68解：（1）傳輸完400KB大小的文件，需要用RTT數(shù)為24（2）此次傳輸?shù)挠行掏铝繛椋海?00×8）/（24×0.1）=133.3(Kbps)解：（1）傳輸完400KB大小的文件，需要用RTT數(shù)為2469例題2

假設(shè)TCP在衛(wèi)星通信鏈路上實(shí)現(xiàn)一個(gè)擴(kuò)展：允許窗口大小遠(yuǎn)大于64KB。假設(shè)你正用這個(gè)擴(kuò)展TCP在一條往返延時(shí)為100ms的1Gbps移動(dòng)衛(wèi)星鏈路上傳送一個(gè)10MB的文件，而且TCP接收窗口為1MB。如果TCP發(fā)送的報(bào)文段大小為1KB，在網(wǎng)絡(luò)無(wú)擁塞、無(wú)分組丟失的情況下：（1）當(dāng)慢啟動(dòng)打開(kāi)發(fā)送窗口達(dá)到1MB時(shí)，用了多少RTT？（2）發(fā)送該文件用了多少RTT？（3）如果發(fā)送文件的時(shí)間由所需的RTT的數(shù)量與鏈路延遲的乘積給出，這次傳輸?shù)挠行掏铝渴嵌嗌伲挎溌穾挼睦寐适嵌嗌?？例題2假設(shè)TCP在衛(wèi)星通信鏈路上實(shí)現(xiàn)一個(gè)擴(kuò)展：允許窗70衛(wèi)星寬帶通信系統(tǒng)課件71

解：（1）當(dāng)慢啟動(dòng)打開(kāi)發(fā)送窗口達(dá)到1MB時(shí)，所需RTT數(shù)量為：（2）按照慢啟動(dòng)/擁塞避免算法，發(fā)送該文件所需要的RTT數(shù)量為：35（3）這次傳輸?shù)挠行掏铝繛椋?0/（35*0.1）=2.857(MB/s)鏈路帶寬的利用率為：（2.857*8）/1000=2.2856%解：（1）當(dāng)慢啟動(dòng)打開(kāi)發(fā)送窗口達(dá)到1MB時(shí)，所需RTT數(shù)72TCP在衛(wèi)星通信系統(tǒng)種存在什么樣的問(wèn)題？？TCP在衛(wèi)星通信系統(tǒng)種存在什么樣的問(wèn)題？？73（二）TCP在衛(wèi)星通信系統(tǒng)種存在的問(wèn)題1、衛(wèi)星通信鏈路傳播延時(shí)較大2、衛(wèi)星通信鏈路信息傳輸?shù)恼`碼率較高，造成數(shù)據(jù)丟失，而這種可能被協(xié)議解釋為由擁塞所引起的3、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的帶寬延時(shí)乘積大4、衛(wèi)星鏈路的非對(duì)稱性（二）TCP在衛(wèi)星通信系統(tǒng)種存在的問(wèn)題741、長(zhǎng)延時(shí)對(duì)TCP協(xié)議性能的影響 ?在新的TCP連接建立后，收發(fā)雙方都不清楚傳輸網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)負(fù)載情況，因此使用慢啟動(dòng)來(lái)逐步探測(cè)傳輸鏈路的有效帶寬 ?對(duì)1個(gè)TCP連接，傳輸速率b約為 ?在TCP使用每報(bào)文段確認(rèn)時(shí)傳輸比特速率達(dá)到B所需的時(shí)間 ?在TCP使用延時(shí)確認(rèn)時(shí)，傳輸比特速率達(dá)到B所需的時(shí)間 式中，l為報(bào)文段的平均長(zhǎng)度（比特?cái)?shù)）1、長(zhǎng)延時(shí)對(duì)TCP協(xié)議性能的影響75 ?假設(shè)發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)文段的平均長(zhǎng)度為1KB，則在不同的速率B和不同的確認(rèn)方式下，TCP協(xié)議的慢啟動(dòng)過(guò)程持續(xù)時(shí)間如下表軌道類型tSS（s）每報(bào)文段確認(rèn)延遲確認(rèn)B=1MbpsB=10MbpsB=155MbpsB=1MbpsB=10MbpsB=155Mbps低軌0.180.350.550.280.560.90中軌1.492.323.312.373.795.48靜止軌道3.915.737.916.299.4113.13RTT取值：GEO－550ms，MEO－250ms，LEO-50ms；延遲確認(rèn)：每收到2個(gè)報(bào)文段確認(rèn)一次。 ?假設(shè)發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)文段的平均長(zhǎng)度為1KB，則在不同的速率762、高差錯(cuò)率對(duì)TCP協(xié)議性能的影響 ?地面有線傳輸網(wǎng)的差錯(cuò)率很低，典型的誤碼率值低于10-10，而衛(wèi)星鏈路的誤碼率通常在10-2～10-6之間（無(wú)糾錯(cuò)編碼時(shí)） ?傳輸差錯(cuò)從三個(gè)方面影響了TCP的吞吐率性能： 1）因出錯(cuò)而丟失的報(bào)文段必須被重傳，因此增加了網(wǎng)絡(luò)資源的消耗； 2）TCP發(fā)送端始終將報(bào)文段的丟失理解為網(wǎng)絡(luò)擁塞，因而降低其傳輸速率，使得網(wǎng)絡(luò)資源的利用率急劇下降； 3）反向鏈路上的確認(rèn)包丟失將會(huì)導(dǎo)致已經(jīng)接收到的報(bào)文段的超時(shí)重傳，進(jìn)一步降低協(xié)議的吞吐率性能。 ?衛(wèi)星鏈路的差錯(cuò)具有突發(fā)性，而快速重傳和快速恢復(fù)算法通常不能處理單個(gè)窗口內(nèi)的多個(gè)錯(cuò)誤，因此TCP協(xié)議的擁塞避免機(jī)制將嚴(yán)重限制窗口的增長(zhǎng)

2、高差錯(cuò)率對(duì)TCP協(xié)議性能的影響773、帶寬延時(shí)積對(duì)TCP協(xié)議性能的影響 ?一個(gè)TCP連接中，鏈路的最大有效帶寬與連接的往返程時(shí)間RTT之積稱為帶寬延時(shí)積BDP ?BDP說(shuō)明了一個(gè)TCP鏈路在一個(gè)RTT內(nèi)的最大吞吐量3、帶寬延時(shí)積對(duì)TCP協(xié)議性能的影響78BDP（KB）帶寬128Kbps244Kbps1Mbps2Mbps45Mbps155Mbps低軌(RTT=50ms)0.81.5256.2512.5281.25968.75中軌(RTT=250ms)47.62531.2562.51406.254843.75靜止軌道(RTT=550ms)8.816.77568.75137.53093.7510656.25BDP（KB）帶寬128Kbps244Kbps1Mbps2M79 ?TCP的流量控制通過(guò)連接雙方通告自己的窗口大小來(lái)實(shí)現(xiàn) ?在TCP頭部中，窗口大小是一個(gè)16位的域段，也就是說(shuō)窗口的最大值為216=65535字節(jié)，即64KB ?發(fā)送端在發(fā)送報(bào)文段的過(guò)程中，在未收到已發(fā)送報(bào)文段的確認(rèn)信息之前，發(fā)送端發(fā)送的數(shù)據(jù)量不應(yīng)超過(guò)該窗口的大小 ?衛(wèi)星系統(tǒng)傳輸延時(shí)較大，為了充分利用帶寬資源，必須在接收到確認(rèn)信息之前發(fā)送足夠多的數(shù)據(jù)到網(wǎng)絡(luò)中，這就需要TCP連接的窗口足夠大 ?TCP的流量控制通過(guò)連接雙方通告自己的窗口大小來(lái)實(shí)現(xiàn)804、鏈路的不對(duì)稱性對(duì)TCP協(xié)議性能的影響 ?衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中TCP的前向和反向鏈路在帶寬上通常有著很大的不對(duì)稱性，即前向鏈路的有效帶寬遠(yuǎn)大于反向鏈路的帶寬 ?考慮到大量TCP傳輸?shù)膯蜗蛱匦裕ㄈ鐝木W(wǎng)絡(luò)服務(wù)器到遠(yuǎn)程主機(jī)），較慢的反向鏈路在很大程度上是可以接收的4、鏈路的不對(duì)稱性對(duì)TCP協(xié)議性能的影響81?當(dāng)反向鏈路只具有有限帶寬時(shí)，確認(rèn)包的聚集和丟失使得確認(rèn)信號(hào)流具有突發(fā)特性，帶來(lái)3種影響： 1）發(fā)送的數(shù)據(jù)流變得更具突發(fā)性； 2）降低擁塞窗口CWND的增長(zhǎng)速度； 3）快速恢復(fù)機(jī)制的效率降低

?當(dāng)反向鏈路只具有有限帶寬時(shí)，確認(rèn)包的聚集和丟82（三）改善衛(wèi)星TCP性能的方法

?主要的解決技術(shù)可以粗略地分為兩大類 1、端對(duì)端的解決方法：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)TCP協(xié)議中一些基本參數(shù)的調(diào)整及協(xié)議的擴(kuò)展，改進(jìn)定時(shí)機(jī)制，采用更先進(jìn)的流控和分組丟失恢復(fù)算法等 2、基于中間件（middleware）的解決方法：利用性能增強(qiáng)代理將網(wǎng)絡(luò)中的長(zhǎng)延時(shí)和高差錯(cuò)率部分與其余部分隔離，通過(guò)在長(zhǎng)延時(shí)和高差錯(cuò)率部分使用專用的協(xié)議來(lái)增強(qiáng)系統(tǒng)性能

（三）改善衛(wèi)星TCP性能的方法83

TCP增強(qiáng)技術(shù)－增大初始窗口?慢啟動(dòng)算法中初始窗口很小（僅為1），使慢啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，RFC2414針對(duì)這一情況提出按下式確定初始窗口 ?按照這種方法，在每報(bào)文段確認(rèn)時(shí)，慢啟動(dòng)算法中所需要的最大接收窗口恢復(fù)時(shí)間可以縮短為:

其中Wmax為最大允許接收窗口，Winit為初始窗口

1、端對(duì)端的解決方法 TCP增強(qiáng)技術(shù)－增大初始窗口1、端對(duì)端的解決方法84TCP增強(qiáng)技術(shù)－字節(jié)計(jì)數(shù) ?字節(jié)計(jì)數(shù)是一種TCP確認(rèn)計(jì)算方式 ?在字節(jié)計(jì)數(shù)方式中，擁塞窗口的增加數(shù)量是由每個(gè)確認(rèn)所覆蓋的先前未確認(rèn)的字節(jié)數(shù)目來(lái)決定的，而不是由確認(rèn)的數(shù)目決定的 ?有兩種字節(jié)計(jì)數(shù)的算法：無(wú)限字節(jié)計(jì)數(shù)（UBC）和受限字節(jié)計(jì)數(shù)（LBC）。TCP增強(qiáng)技術(shù)－字節(jié)計(jì)數(shù)85

?UBC每接收到一個(gè)確認(rèn)就簡(jiǎn)單的根據(jù)確認(rèn)覆蓋的未確認(rèn)字節(jié)數(shù)目來(lái)增加擁塞窗口，而LBC則限制擁塞窗口的增加為2段 ?LBC與UBC相比，防止了大量線性增加的突發(fā)數(shù)據(jù)，從而減少了數(shù)據(jù)的丟失并提高了傳輸效率 ?UBC每接收到一個(gè)確認(rèn)就簡(jiǎn)單的根據(jù)確認(rèn)覆蓋的未86?延遲確認(rèn)是指接收端不是對(duì)每一個(gè)收到的報(bào)文段進(jìn)行確認(rèn)，而是收到第2個(gè)完整的報(bào)文段時(shí)才確認(rèn)?在慢啟動(dòng)過(guò)程中TCP發(fā)送端根據(jù)接收到的確認(rèn)數(shù)目來(lái)增加擁塞窗口的大小，而延遲確認(rèn)將接收端發(fā)出的確認(rèn)數(shù)目減少了一半，因此擁塞窗口大小增加的速度就減慢了 ?在慢啟動(dòng)后才使用延遲確認(rèn)，這樣在TCP連接主動(dòng)增加擁塞窗口大小時(shí)提供了足夠多的確認(rèn)，而在TCP連接穩(wěn)定后減少確認(rèn)數(shù)目以節(jié)約網(wǎng)絡(luò)資源 TCP增強(qiáng)技術(shù)－慢啟動(dòng)后的

延遲確認(rèn)DAASS?延遲確認(rèn)是指接收端不是對(duì)每一個(gè)收到的報(bào)文段進(jìn)TCP87 ?選擇確認(rèn)是一種糾正發(fā)生多個(gè)數(shù)據(jù)段丟失時(shí)的TCP處理的策略 ?使用選擇確認(rèn)，接收端可以告訴發(fā)送端所有接收成功的數(shù)據(jù)段序列號(hào)，從而使發(fā)送端只重發(fā)那些確實(shí)丟失的數(shù)據(jù)段，提高了TCP傳輸?shù)男阅??在衛(wèi)星信道中使用SACK比標(biāo)準(zhǔn)的TCP在性能上有很大改進(jìn)TCP增強(qiáng)技術(shù)－選擇性確認(rèn)SACK ?選擇確認(rèn)是一種糾正發(fā)生多個(gè)數(shù)據(jù)段丟失時(shí)的TCPTCP增88 ?在網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始擁塞時(shí)，顯式通告機(jī)制將IP包頭中1比特ECN域設(shè)置為1來(lái)通知終端節(jié)點(diǎn)。相應(yīng)地，終端節(jié)點(diǎn)減小其傳輸速率 ?發(fā)送端可以在重傳定時(shí)器超時(shí)或接收到3個(gè)重復(fù)確認(rèn)之前就可以收到顯式的擁塞信息，因此，如果一個(gè)報(bào)文段丟失而沒(méi)有擁塞指示，則該報(bào)文段的丟失就一定是由鏈路的差錯(cuò)造成的，發(fā)送端無(wú)需降低其傳輸速率TCP增強(qiáng)技術(shù)－顯式擁塞通告ECN ?在網(wǎng)絡(luò)開(kāi)始擁塞時(shí)，顯式通告機(jī)制將IP包頭中1比TCP89TCPVegas：使用傳輸速率來(lái)實(shí)現(xiàn)擁塞控制TCPPeach：針對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的擁塞控制方案：突發(fā)啟動(dòng)和高速恢復(fù)SCPS-TP：針對(duì)標(biāo)準(zhǔn)TCP協(xié)議在空間通信系統(tǒng)種存在的問(wèn)題進(jìn)行擴(kuò)展和改進(jìn)STP：衛(wèi)星傳輸協(xié)議，提供面向字節(jié)流的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，其自動(dòng)重傳請(qǐng)求機(jī)制使用選擇性否定確認(rèn)其它端對(duì)端的解決方法TCPVegas：使用傳輸速率來(lái)實(shí)現(xiàn)擁塞控制其它端對(duì)端的解90 ?基于中間件解決方案的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

2、基于中間件的解決方案 ?基于中間件解決方案的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2、基于中間件的91 ?TCP分裂法將整個(gè)通信系統(tǒng)分為衛(wèi)星段和非衛(wèi)星段兩個(gè)部分，在非衛(wèi)星段中采用標(biāo)準(zhǔn)的地面網(wǎng)絡(luò)TCP協(xié)議，在衛(wèi)星段采用專用的衛(wèi)星傳輸協(xié)議 ?位于地面的TCP信關(guān)站通過(guò)地面網(wǎng)絡(luò)建立和維護(hù)與系統(tǒng)的地面節(jié)點(diǎn)TCP連接，通過(guò)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)建立和維護(hù)與遠(yuǎn)端信關(guān)站的連接?在某些情況下，信關(guān)站需要完成不同版本TCP協(xié)議的轉(zhuǎn)換 ?因?yàn)橹饕母倪M(jìn)都在信關(guān)站實(shí)現(xiàn)，TCP分裂法無(wú)需修改終端用戶的TCP協(xié)議棧TCP分裂法（TCPSplitting） ?TCP分裂法將整個(gè)通信系統(tǒng)分為衛(wèi)星段和非衛(wèi)星段兩個(gè)部T92 ?TCP欺騙法中，信關(guān)站作為一個(gè)欺騙代理，接收源節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)報(bào)文段并代替目的節(jié)點(diǎn)向源節(jié)點(diǎn)發(fā)送應(yīng)答信號(hào)，使得源節(jié)點(diǎn)可以更快地發(fā)送數(shù)據(jù)；同時(shí)，它還負(fù)責(zé)將接收的數(shù)據(jù)報(bào)文段可靠地發(fā)送到真正的目的節(jié)點(diǎn) ?因?yàn)橹饕母膭?dòng)都在信關(guān)站實(shí)現(xiàn)，TCP欺騙法無(wú)需修改終端用戶的TCP協(xié)議棧TCP欺騙法（TCPSpoofing） ?TCP欺騙法中，信關(guān)站作為一個(gè)欺騙代理，接收源TCP欺93 ?TCP欺騙法中信關(guān)站的一種典型結(jié)構(gòu) ?TCP欺騙法中信關(guān)站的一種典型結(jié)構(gòu)94四、衛(wèi)星IP技術(shù)衛(wèi)星IPQoS隧道技術(shù)衛(wèi)星星座路由技術(shù)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)組播技術(shù)四、衛(wèi)星IP技術(shù)衛(wèi)星IPQoS95 ?從網(wǎng)絡(luò)層來(lái)看基于IP的QoS管理機(jī)制，有兩種方法： 1）差別服務(wù)DS，通過(guò)配置優(yōu)先權(quán)域來(lái)區(qū)分服務(wù)質(zhì)量和服務(wù)種類； 2）資源預(yù)保留協(xié)議RSVP，依靠信令來(lái)預(yù)保留帶寬來(lái)滿足一定的服務(wù)質(zhì)量。衛(wèi)星IPQoS ?從網(wǎng)絡(luò)層來(lái)看基于IP的QoS管理機(jī)制，有兩衛(wèi)星IPQ96 ?隧道技術(shù)往往用于使分組路由通過(guò)異種網(wǎng)絡(luò)傳送到接收方，也常用于在不改變現(xiàn)有Internet的基礎(chǔ)上支持新的網(wǎng)絡(luò)功能隧道（tunneling）技術(shù) ?隧道技術(shù)往往用于使分組路由通過(guò)異種網(wǎng)絡(luò)傳送到接收方，也97 ?寬帶衛(wèi)星IP網(wǎng)絡(luò)可能將隧道技術(shù)用在以下幾個(gè)方面 1）將孤立的地面主機(jī)通過(guò)衛(wèi)星接入Internet或是與其他孤立的地面主機(jī)或網(wǎng)絡(luò)相連接； 2）小路由器利用隧道技術(shù)將其自身所在的局域網(wǎng)（LAN）通過(guò)衛(wèi)星接入到地面Internet或與其他地面主機(jī)/網(wǎng)絡(luò)相連 ?寬帶衛(wèi)星IP網(wǎng)絡(luò)可能將隧道技術(shù)用在以下幾個(gè)方面98?一個(gè)完全支持IP路由的系統(tǒng)可以很好地支持IP業(yè)務(wù)，但是卻不一定可以很好支持非IP業(yè)務(wù)，如ATM分組和幀中繼分組 ?IP和ATM異種網(wǎng)絡(luò)的互聯(lián)產(chǎn)生了一系列問(wèn)題，特別是在IP組播路由和QoS管理方面 ?解決在ATM中進(jìn)行IP組播的一個(gè)方案是采用組播地址解析服務(wù)器，將IP組播地址映射為ATM服務(wù)器地址 ?多協(xié)議標(biāo)簽交換