衛(wèi)星通信網(wǎng)絡PPT完整全套教學課件

第1章概述

第1講第1章概述第2講第2章衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)-1第3講第2章衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)-2第4講第3章衛(wèi)星網(wǎng)絡中的IP-1第5講第3章衛(wèi)星網(wǎng)絡中的IP-2第6講第3章衛(wèi)星網(wǎng)絡中的IP-3第7講第4章衛(wèi)星網(wǎng)絡傳輸層協(xié)議-1第8講第4章衛(wèi)星網(wǎng)絡傳輸層協(xié)議-2第9講第5章衛(wèi)星網(wǎng)絡資源管理-1第10講第5章衛(wèi)星網(wǎng)絡資源管理-2第11講第6章衛(wèi)星網(wǎng)的網(wǎng)絡管理與控制第12講第7章衛(wèi)星通信網(wǎng)絡安全機制主要內(nèi)容1.1衛(wèi)星通信網(wǎng)絡概述1.2衛(wèi)星通信網(wǎng)絡發(fā)展1.3計算機網(wǎng)絡發(fā)展1.4網(wǎng)絡資源共享1.5衛(wèi)星通信特點1.6衛(wèi)星鏈路連接方式1.1衛(wèi)星通信網(wǎng)絡概述衛(wèi)星通信網(wǎng)絡包含眾多衛(wèi)星終端節(jié)點和鏈路衛(wèi)星通信網(wǎng)絡將與全球網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)融合衛(wèi)星網(wǎng)絡最終的目的是提供服務和應用衛(wèi)星網(wǎng)絡與地面網(wǎng)絡在傳輸距離、帶寬資源的共享、傳輸技術(shù)、系統(tǒng)設計、開發(fā)與運營、費用和用戶需求方面存在本質(zhì)區(qū)別衛(wèi)星網(wǎng)絡資源鏈路帶寬發(fā)送功率主要內(nèi)容1.1衛(wèi)星通信網(wǎng)絡概述1.2衛(wèi)星通信網(wǎng)絡發(fā)展1.3計算機網(wǎng)絡發(fā)展1.4網(wǎng)絡資源共享1.5衛(wèi)星通信特點1.6衛(wèi)星鏈路連接方式衛(wèi)星和空間時代的起步階段衛(wèi)星通信發(fā)展的早期：電視和電話衛(wèi)星數(shù)字傳輸?shù)陌l(fā)展

直接到戶（DTH）衛(wèi)星電視廣播的發(fā)展衛(wèi)星海事通信的發(fā)展各地區(qū)和國家的衛(wèi)星通信衛(wèi)星寬帶網(wǎng)絡和移動網(wǎng)絡衛(wèi)星網(wǎng)絡上的Internet1.2衛(wèi)星通信網(wǎng)絡的發(fā)展衛(wèi)星通信系統(tǒng)組成亞洲蜂窩衛(wèi)星通信系統(tǒng)ACeSInmarsat系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖主要內(nèi)容1.1衛(wèi)星通信網(wǎng)絡概述1.2衛(wèi)星通信網(wǎng)絡發(fā)展1.3計算機網(wǎng)絡發(fā)展1.4網(wǎng)絡資源共享1.5衛(wèi)星通信特點1.6衛(wèi)星鏈路連接方式具有通信功能的單機系統(tǒng)面向終端的計算機通信網(wǎng)以通信子網(wǎng)為中心的計算機網(wǎng)絡按照國際標準建立的計算機網(wǎng)絡1.3計算機網(wǎng)絡的發(fā)展具有通信功能的單機系統(tǒng)面向終端的計算機通信網(wǎng)面向終端的計算機通信網(wǎng)面向終端的計算機通信網(wǎng)以通信子網(wǎng)為中心的計算機網(wǎng)絡按照國際標準建立的計算機網(wǎng)絡報文分組幀位OSI模型各層功能介紹物理層定義網(wǎng)絡的硬件物理特性；數(shù)據(jù)在這一層傳輸?shù)膯挝皇俏?。?shù)據(jù)鏈路層 提供點到點的可靠傳輸；這一層數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菐?。網(wǎng)絡層提供網(wǎng)絡間的路徑選擇、網(wǎng)絡互聯(lián)和擁塞控制，給網(wǎng)絡節(jié)點編址，網(wǎng)絡協(xié)議轉(zhuǎn)換；這一層數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝皇菆笪姆纸M。OSI模型各層功能介紹傳輸層為端到端的應用程序間提供可靠傳輸；為上層提供面向連接的和無連接的服務；本層以上數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯挝粸閳笪?。OSI模型各層功能介紹會話層針對遠程訪問，包括會話管理，傳輸同步等表示層信息轉(zhuǎn)換，包括信息壓縮、加密等轉(zhuǎn)換和逆轉(zhuǎn)換，確保信息以對方能夠識別的方式到達應用層提供電子郵件、文件傳輸?shù)葢贸绦蚣壍膮f(xié)議OSI模型各層功能介紹網(wǎng)絡協(xié)議標準ISO的OSI參考模型TCP/IP協(xié)議TCP/IP協(xié)議源于Internet的前身ARPANET；ARPANET以及以后的Internet都使用了TCP/IP協(xié)議，所以當今很多網(wǎng)絡系統(tǒng)都支持該協(xié)議，使得該協(xié)議成為網(wǎng)絡協(xié)議的事實標準；TCP/IP協(xié)議也是一個分層協(xié)議，整個協(xié)議共分為4層。主要內(nèi)容1.1衛(wèi)星通信網(wǎng)絡概述1.2衛(wèi)星通信網(wǎng)絡發(fā)展1.3計算機網(wǎng)絡發(fā)展1.4網(wǎng)絡資源共享1.5衛(wèi)星通信特點1.6衛(wèi)星鏈路連接方式兩個規(guī)律系統(tǒng)用戶對資源的需求符合概率統(tǒng)計中的”大數(shù)定律”；在一定的范圍內(nèi)，網(wǎng)絡的規(guī)模越大越經(jīng)濟，即所謂”規(guī)模經(jīng)濟性”。1.4網(wǎng)絡資源共享信道共享

網(wǎng)絡共享

廣播信道共享

劃分子信道頻分復用(FDM)時分復用(TDM)空分復用(SDM)分配子信道固定分配(預分配)按需分配排隊分配（統(tǒng)計復用或統(tǒng)計時分復用）信道共享交換方式的分類線路交換——基于信道的共享分組交換——基于排隊的共享網(wǎng)絡共享廣播信道共享—多址技術(shù)廣播信道的共享方法分類基于信道的共享基于排隊的共享。廣播信道基于信道的共享基于信道的共享包括信道的劃分和分配。信道劃分(即多址技術(shù)方法)頻分多址(FDMA)時分多址(TDMA)碼分多址(CDMA)空分多址(SDMA)信道分配固定分配(FA)按需分配(DA)廣播信道基于排隊的共享基本實現(xiàn)方式有兩種：自由發(fā)送如果沖突則通過一定的算法來解決。形成分布式邏輯隊列，協(xié)調(diào)發(fā)送。主要內(nèi)容1.1衛(wèi)星通信網(wǎng)絡概述1.2衛(wèi)星通信網(wǎng)絡發(fā)展1.3計算機網(wǎng)絡發(fā)展1.4網(wǎng)絡資源共享1.5衛(wèi)星通信特點1.6衛(wèi)星鏈路連接方式傳輸時延傳輸損耗和功率限制軌道空間和帶寬受限衛(wèi)星通信具有廣播能力LEO系統(tǒng)運行復雜1.5衛(wèi)星通信的特點主要內(nèi)容1.1衛(wèi)星通信網(wǎng)絡概述1.2衛(wèi)星通信網(wǎng)絡發(fā)展1.3計算機網(wǎng)絡發(fā)展1.4網(wǎng)絡資源共享1.5衛(wèi)星通信特點1.6衛(wèi)星鏈路連接方式單跳衛(wèi)星連接1.6衛(wèi)星鏈路連接方式多跳衛(wèi)星連接（單個中心站和單星配置）1.6衛(wèi)星鏈路連接方式多跳衛(wèi)星連接（多星多中心配置）1.6衛(wèi)星鏈路連接方式星際鏈路1.6衛(wèi)星鏈路連接方式衛(wèi)星網(wǎng)絡設計中，對空間和地面系統(tǒng)的復雜度需要進行折衷考慮。可以采用不具有星際鏈路的衛(wèi)星星座網(wǎng)絡；也可以使用星際鏈路，加上少量地球站；或者使用星際鏈路，加上適當數(shù)量的地球站以提高衛(wèi)星網(wǎng)絡和地面網(wǎng)絡的互通性。1.6衛(wèi)星鏈路連接方式思考：衛(wèi)星網(wǎng)絡與地面網(wǎng)絡有哪些不同？第2章衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)

第一講應用層運輸層網(wǎng)絡層表示層會話層數(shù)據(jù)鏈路層物理層7654321OSI的體系結(jié)構(gòu)應用層網(wǎng)絡接口層網(wǎng)際層IP(各種應用層協(xié)議如TELNET,FTP,SMTP等)運輸層(TCP

或

UDP)TCP/IP的體系結(jié)構(gòu)五層原理體系結(jié)構(gòu)運輸層網(wǎng)絡層應用層數(shù)據(jù)鏈路層物理層5

43212.1網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2.2衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2.3寬帶多媒體衛(wèi)星網(wǎng)絡2.4衛(wèi)星移動通信網(wǎng)2.5廣播衛(wèi)星通信網(wǎng)2.6VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)主要內(nèi)容網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)：對通信系統(tǒng)的一種抽象描述，對網(wǎng)絡的性能和發(fā)展至關重要。

麻省理工學院計算機科學實驗室（LCS）高級網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)小組的定義：網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)是一套頂層的設計準則，用來指導網(wǎng)絡的技術(shù)設計，特別是協(xié)議和算法的工程設計。2.1體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)需要闡明兩個層次的問題：

（1）網(wǎng)絡的構(gòu)建原則，以確定網(wǎng)絡的基本框架；

（2）功能分解和系統(tǒng)的模塊化，指出實現(xiàn)網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的方法。

2.1體系結(jié)構(gòu)幾個誤區(qū)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)就是體系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡協(xié)議的分層和各層協(xié)議的集合就是網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)是組成網(wǎng)絡的所有軟件和硬件的集合，包括網(wǎng)絡拓撲、系統(tǒng)信息處理方式、用戶和終端的信息交換方式、各節(jié)點之間的信息傳輸規(guī)程、網(wǎng)絡路由選擇和流量控制、資源共享策略。幾個誤區(qū)網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)是指用傳輸媒體互聯(lián)的各種設備的物理布局，是從網(wǎng)絡的物理設備組成和地理分布角度對網(wǎng)絡的描述。分層只是一種處理問題的方法；雖然協(xié)議是網(wǎng)絡的靈魂，但協(xié)議本身只是一種具體的技術(shù)實現(xiàn)形式，協(xié)議的集合一定程度上反映了網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的特點，但協(xié)議不是網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)。幾個誤區(qū)試圖從總體的角度描述網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)，卻混淆了體系結(jié)構(gòu)與具體網(wǎng)絡技術(shù)之間的區(qū)別和聯(lián)系。使用這樣的定義，很難使人對網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)本身有清晰的認識。具體來說，網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)應說明以下方面：網(wǎng)絡中的狀態(tài)的維護和轉(zhuǎn)移；網(wǎng)絡中的實體命名規(guī)則；命名、尋址和路由功能的內(nèi)在關系以及工作原理；通信功能的模塊化劃分，如是否采用協(xié)議分層技術(shù)形成“協(xié)議?！保恍畔⒘髦g的網(wǎng)絡資源的分配，網(wǎng)絡終端系統(tǒng)與這種“分配”法則的相互作用，公平性和擁塞控制的實現(xiàn)；網(wǎng)絡安全的實現(xiàn)和保證；網(wǎng)絡管理功能的設計與實現(xiàn)；不同的QoS的實現(xiàn)方法。2.1體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的特點：抽象性、長期性、發(fā)展性指導網(wǎng)絡的發(fā)展方向，為網(wǎng)絡技術(shù)的研制開發(fā)確立明確的目標；協(xié)調(diào)網(wǎng)絡各部分有序發(fā)展，尤其是在技術(shù)和需求發(fā)生變革的時候；遵循連貫的網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)，使設計準則不斷接受檢驗和進行完善，反過來也使網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)越來越穩(wěn)健和強大。網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的重要性2.1網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2.2衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2.3寬帶多媒體衛(wèi)星網(wǎng)絡2.4衛(wèi)星移動通信網(wǎng)2.5廣播衛(wèi)星通信網(wǎng)2.6VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)主要內(nèi)容特點沿襲互聯(lián)網(wǎng)分層原則，模塊化設計；現(xiàn)有衛(wèi)星網(wǎng)更多關注網(wǎng)絡層以下各層；向獨立的、自成體系的天基信息網(wǎng)絡發(fā)展；現(xiàn)有分層體系結(jié)構(gòu)面臨挑戰(zhàn)，衛(wèi)星網(wǎng)絡需借鑒地面網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)，針對特定網(wǎng)絡環(huán)境和用戶需求特點設計體系結(jié)構(gòu)。2.2衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)功能服務與協(xié)議功能與服務承載體系結(jié)構(gòu)：系統(tǒng)的功能模塊和相關的物理、邏輯接口，以及網(wǎng)絡為用戶提供的數(shù)據(jù)傳輸服務和服務接口；協(xié)議體系結(jié)構(gòu)：維持系統(tǒng)運行的協(xié)議棧和與相關對等實體之間的關系。2.2衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2.1網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2.2衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2.3寬帶多媒體衛(wèi)星網(wǎng)絡2.4衛(wèi)星移動通信網(wǎng)2.5廣播衛(wèi)星通信網(wǎng)2.6VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)主要內(nèi)容基本概念系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡拓撲協(xié)議體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡參考模型2.3寬帶多媒體衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)寬帶多媒體衛(wèi)星通信系統(tǒng)（BroadbandSatelliteMultimedia(BSM)）：承載新型寬帶多媒體業(yè)務的各種高速衛(wèi)星通信系統(tǒng)。承載高清電視（HDTV）的BSS（衛(wèi)星廣播業(yè)務）系統(tǒng)承載移動多媒體業(yè)務的MSS（衛(wèi)星移動業(yè)務）系統(tǒng)提供寬帶因特網(wǎng)接入服務的FSS（衛(wèi)星固定業(yè)務）系統(tǒng)1、基本概念2.3寬帶多媒體衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2、系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡拓撲2.3寬帶多媒體衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2、系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡拓撲BSM網(wǎng)絡類型TSSTSMRSM衛(wèi)星星上處理配置透明式衛(wèi)星透明式衛(wèi)星再生式衛(wèi)星反向信道衛(wèi)星衛(wèi)星衛(wèi)星網(wǎng)絡拓撲星狀網(wǎng)狀網(wǎng)狀2.3寬帶多媒體衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2、系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡拓撲透明轉(zhuǎn)發(fā)器星狀組網(wǎng)方式：TSS（Transparentsatellitestar）模式2.3寬帶多媒體衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2、系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡拓撲透明轉(zhuǎn)發(fā)器網(wǎng)狀組網(wǎng)方式：TSM（TransparentSatelliteMesh）模式2.3寬帶多媒體衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2、系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡拓撲再生式轉(zhuǎn)發(fā)器網(wǎng)狀組網(wǎng)方式：RSM（RegenerativesatelliteMesh）模式2.3寬帶多媒體衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2、系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡拓撲網(wǎng)絡拓撲：中心站和衛(wèi)星終端之間以及衛(wèi)星終端與衛(wèi)星終端之間的鏈路（邏輯鏈路）部署情況。2.3寬帶多媒體衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)3、協(xié)議體系結(jié)構(gòu)2.3寬帶多媒體衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)4、參考模型2.3寬帶多媒體衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)4、參考模型BSM服務承載分層體系結(jié)構(gòu)2.3寬帶多媒體衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)4、參考模型-協(xié)議棧2.3寬帶多媒體衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)一、網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)二、衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)三、寬帶多媒體衛(wèi)星網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)基本概念系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡拓撲協(xié)議體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡參考模型小結(jié)第2章衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)

第二講2.1網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2.2衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2.3寬帶多媒體衛(wèi)星網(wǎng)絡2.4衛(wèi)星移動通信網(wǎng)2.5廣播衛(wèi)星通信網(wǎng)2.6VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)主要內(nèi)容衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)是指提供衛(wèi)星移動業(yè)務（MSS）的通信系統(tǒng)，其典型特征是利用衛(wèi)星做中繼站向用戶提供移動業(yè)務。

是傳統(tǒng)的固定衛(wèi)星通信與移動通信相結(jié)合的產(chǎn)物。

既是提供移動業(yè)務的衛(wèi)星通信系統(tǒng)，又是采用衛(wèi)星做中繼站的移動通信系統(tǒng)。

2.4衛(wèi)星移動通信網(wǎng)2.4衛(wèi)星移動通信網(wǎng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)

1、星狀結(jié)構(gòu)：移動用戶之間不能直接進行通信，它們之間的通信必須經(jīng)關口站中繼，通過衛(wèi)星兩跳才能實現(xiàn)

2、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)：移動用戶之間可以直接進行通信。根據(jù)系統(tǒng)是采用集中控制還是分布控制把網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)可細分為：完全的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀與星狀相結(jié)合的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。2.4衛(wèi)星移動通信網(wǎng)大多數(shù)衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)都采用星狀網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，主要原因：（1）系統(tǒng)中大部分通信都是與地面通信網(wǎng)用戶進行；（2）非GSO衛(wèi)星系統(tǒng)中，衛(wèi)星多跳后的傳播時延仍能滿足ITU-T對端-端通話時間（400ms）的要求；（3）衛(wèi)星要盡量簡單、可靠，主要處理功能在地面完成，而且不采用星際鏈路；（4）同樣的衛(wèi)星參數(shù)下，用戶終端直接通過衛(wèi)星進行通信會限制系統(tǒng)的通信容量。2.4衛(wèi)星移動通信網(wǎng)兩種星狀衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的工作情況2.4衛(wèi)星移動通信網(wǎng)兩種網(wǎng)狀衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)的工作情況2.4衛(wèi)星移動通信網(wǎng)與地面蜂窩移動通信網(wǎng)相比的特點：（1）通信的無層次性；（2）單結(jié)點的交換網(wǎng)絡；（3）信道傳播時延大；（4）非GSO衛(wèi)星系統(tǒng)相當于一個倒置的蜂窩系統(tǒng)，但小區(qū)的覆蓋范圍遠大于地面蜂窩系統(tǒng)。2.4衛(wèi)星移動通信網(wǎng)組網(wǎng)形式：包括業(yè)務子網(wǎng)和控制子網(wǎng)兩部分；三類通信方式：（1）網(wǎng)內(nèi)移動站之間以星狀結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的通信（2）網(wǎng)內(nèi)移動站之間以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的通信（3）網(wǎng)內(nèi)移動站與地面網(wǎng)用戶之間的通信2.4衛(wèi)星移動通信網(wǎng)實例-Inmarsat實例-Inmarsat實例-Inmarsat實例-ACeS實例-Thuraya2.1網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2.2衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2.3寬帶多媒體衛(wèi)星網(wǎng)絡2.4衛(wèi)星移動通信網(wǎng)2.5廣播衛(wèi)星通信網(wǎng)2.6VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)主要內(nèi)容DVB（DigitalVideoBroadcasting，數(shù)字視頻廣播）上世紀90年代提出；標準提供了一套完整的適合于衛(wèi)星、電纜和地面等傳輸媒介的數(shù)字電視廣播系統(tǒng)規(guī)范；采用MPEG2-TS傳輸流報文作為“數(shù)據(jù)容器”；可以傳送壓縮的圖像、聲音，支持數(shù)據(jù)傳輸，可以在數(shù)字電視廣播信道上傳輸數(shù)據(jù)業(yè)務。2.5廣播衛(wèi)星通信網(wǎng)單向衛(wèi)星廣播系統(tǒng)組成2.5廣播衛(wèi)星通信網(wǎng)上行和下行協(xié)議棧2.5廣播衛(wèi)星通信網(wǎng)衛(wèi)星交互網(wǎng)絡參考模型2.5廣播衛(wèi)星通信網(wǎng)DVB-RCS協(xié)議棧2.5廣播衛(wèi)星通信網(wǎng)把DVB-S和DVB-RCS兩種標準集成到一個具有星上處理和星上交換功能的多波束衛(wèi)星系統(tǒng)中，在任意兩個波束之間可以進行全交叉連接。綜合廣播交互系統(tǒng)IBIS上行鏈路兼容DVB-RCS標準，采用MF-TDMA方式接入衛(wèi)星，IBIS上行鏈路采用MPEG2-TS封裝。下行鏈路則完全兼容DVB-S標準，并基于MPEG2-TS傳輸報文。綜合廣播交互系統(tǒng)IBIS2.1網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2.2衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)2.3寬帶多媒體衛(wèi)星網(wǎng)絡2.4衛(wèi)星移動通信網(wǎng)2.5廣播衛(wèi)星通信網(wǎng)2.6VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)主要內(nèi)容基本概念系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡拓撲協(xié)議體系結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡參考模型2.6VSAT衛(wèi)星網(wǎng)絡VSAT是英文“VerySmallApertureTerminal”的縮寫，直譯是“甚小口徑終端”，意譯為衛(wèi)星地球站，或者簡稱為小站。。小站通常分為天線、室外單元和室內(nèi)單元三個部分1、基本概念2.6VSAT衛(wèi)星網(wǎng)絡2、系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡拓撲2.6VSAT衛(wèi)星網(wǎng)絡2、系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡拓撲2.6VSAT衛(wèi)星網(wǎng)絡2.6VSAT衛(wèi)星網(wǎng)絡2、系統(tǒng)組成和網(wǎng)絡拓撲典型VSAT網(wǎng)的控制子網(wǎng)都是星狀網(wǎng)，而業(yè)務子網(wǎng)的組網(wǎng)則視業(yè)務的要求而定，就目前的實際運行系統(tǒng)而言，通常數(shù)據(jù)網(wǎng)為星狀網(wǎng)，而話音網(wǎng)為網(wǎng)狀網(wǎng)。在星狀網(wǎng)中，業(yè)務子網(wǎng)和控制子網(wǎng)具有相同的星狀結(jié)構(gòu)。主站（中心站）既是業(yè)務中心，也是網(wǎng)絡管理中心，這是由星狀網(wǎng)主站的特殊地位決定的。星狀網(wǎng)的業(yè)務信道和控制信道通常使用同一外向信道或內(nèi)向信道。

2.6VSAT衛(wèi)星網(wǎng)絡在網(wǎng)狀網(wǎng)中，網(wǎng)控中心可以位于任何一個站，但是通常還是設在較大的站，網(wǎng)控中心所在的站稱為中心站。控制子網(wǎng)以中心站為中心構(gòu)成星狀網(wǎng)，具有獨立的控制信道（包括外向信道和內(nèi)向信道）。業(yè)務子網(wǎng)則是網(wǎng)狀網(wǎng)，各站之間的業(yè)務信道可以是固定預分配的，也可以是按需分配的。2.6VSAT衛(wèi)星網(wǎng)絡小結(jié)一、網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)二、衛(wèi)星網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)三、寬帶多媒體衛(wèi)星網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)四、衛(wèi)星移動通信網(wǎng)五、廣播衛(wèi)星通信網(wǎng)六、VSAT衛(wèi)星通信網(wǎng)第3章衛(wèi)星網(wǎng)絡中的IP

第一講主要內(nèi)容3.1概述3.2

IP在衛(wèi)星網(wǎng)絡中存在的主要問題等3.3衛(wèi)星IP網(wǎng)絡承載的業(yè)務需求3.4衛(wèi)星IP網(wǎng)絡中的QoS3.5衛(wèi)星IP網(wǎng)絡人們對于衛(wèi)星IP組網(wǎng)的三種觀點（1）以協(xié)議為中心的觀點（2）以衛(wèi)星為中心的全球互聯(lián)網(wǎng)觀點（3）以網(wǎng)絡為中心的觀點3.1概述以協(xié)議為中心的觀點IP和不同網(wǎng)絡技術(shù)的關系以衛(wèi)星為中心的全球互聯(lián)網(wǎng)觀點

強調(diào)衛(wèi)星網(wǎng)絡本身，即衛(wèi)星網(wǎng)絡（GEO或非GEO）被視為一個固定的體系結(jié)構(gòu)，所有地面網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)都被看作是與衛(wèi)星網(wǎng)絡有關系的網(wǎng)絡。以網(wǎng)絡為中心的觀點強調(diào)網(wǎng)絡的功能，而非衛(wèi)星技術(shù)本身。用戶看到的并不是具體的技術(shù)和物理實現(xiàn)，而是不同類型的網(wǎng)絡和邏輯連接。主要內(nèi)容3.1概述3.2

IP在衛(wèi)星網(wǎng)絡中存在的主要問題等3.3衛(wèi)星IP網(wǎng)絡承載的業(yè)務需求3.4衛(wèi)星IP網(wǎng)絡中的QoS3.5衛(wèi)星IP網(wǎng)絡（1）較長的傳播時延（2）高誤碼率（3）鏈路帶寬不對稱（4）網(wǎng)絡連接的間歇性（5）空間資源有限3.2IP在衛(wèi)星網(wǎng)絡中的問題主要內(nèi)容3.1概述3.2

IP在衛(wèi)星網(wǎng)絡中存在的主要問題等3.3衛(wèi)星IP網(wǎng)絡承載的業(yè)務需求3.4衛(wèi)星IP網(wǎng)絡中的QoS3.5衛(wèi)星IP網(wǎng)絡網(wǎng)絡層業(yè)務需求（1）最大傳輸單元（MTU）和IP分段確定幀長需要考慮的因素：IP報文長度的分布情況，即傳輸?shù)牟煌瑪?shù)據(jù)流類型；鏈路速率；隧道策略的使用。3.3衛(wèi)星IP網(wǎng)絡承載的業(yè)務需求問題：MTU=1500：路由器與信道設備之間發(fā)現(xiàn)報文分段，如果要防止分段，應該如何解決？網(wǎng)絡層業(yè)務需求（2）最大報文壽命MSL（MaximumSegmentLifetime）（3）報文失序（4）檢錯高層業(yè)務需求3.3衛(wèi)星IP網(wǎng)絡承載的業(yè)務需求高層業(yè)務需求需要能夠承載因特網(wǎng)上目前的主流傳輸層協(xié)議，如無連接的用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議（UDP）、面向連接的傳輸控制協(xié)議（TCP），以及一些新的傳輸層協(xié)議，如數(shù)據(jù)報擁塞控制協(xié)議（DCCP）和流控制傳輸協(xié)議（SCTP）需要承載應用層協(xié)議，如超文本傳輸協(xié)議（HTTP）。3.3衛(wèi)星IP網(wǎng)絡承載的業(yè)務需求主要內(nèi)容3.1概述3.2

IP在衛(wèi)星網(wǎng)絡中存在的主要問題等3.3衛(wèi)星IP網(wǎng)絡承載的業(yè)務需求3.4衛(wèi)星IP網(wǎng)絡中的QoS3.5衛(wèi)星IP網(wǎng)絡服務質(zhì)量QoS是服務性能的總效果，決定了一個用戶對服務的滿意程度。有服務質(zhì)量的服務可提供一致的、可預計的數(shù)據(jù)交付服務。在下一代互聯(lián)網(wǎng)中，盡最大可能是不夠的，網(wǎng)絡需要提供不同類型的QoS，包括保證的QoS、負載受控的QoS和盡最大可能服務。對衛(wèi)星網(wǎng)絡是極大的挑戰(zhàn)。服務質(zhì)量可用一些基本性能指標來描述，包括可用性、差錯率、響應時間、吞吐量、分組丟失率、連接建立時間、故障檢測和改正時間等。3.4衛(wèi)星IP網(wǎng)絡中的QoS衛(wèi)星網(wǎng)絡需定義適當?shù)臄?shù)據(jù)流類型確保網(wǎng)內(nèi)傳輸IP報文的QoS水平，并在IP數(shù)據(jù)的QoS屬性與衛(wèi)星網(wǎng)的數(shù)據(jù)流屬性之間進行合理映射；服務與網(wǎng)絡分離；采用模塊化設計方式盡可能提供各個QoS功能模塊。需提供實現(xiàn)QoS信令的方法，構(gòu)建客戶端/服務器的資源管理體系，客戶端位于衛(wèi)星終端，它與服務端共同為網(wǎng)絡提供資源的集中管理和控制。IP報文傳輸時延（IPTD）IP報文時延抖動（IPDV）IP報文差錯率（IPER）IP報文丟失率（IPLR）3.4.1QoS目標對應于QoS類型的IP網(wǎng)絡傳輸性能目標網(wǎng)絡性能參數(shù)網(wǎng)絡性能目標的含義QoS類型類型0類型1類型2類型3類型4類型5IPTD平均IPTD上限100ms400ms100ms400ms1sU（不規(guī)范型，盡力而為）IPDVIPTD的1-10-3分位數(shù)值-IPTD的最小值的上限50ms50msUUUUIPLR報文丟失率上限10-310-310-310-310-3UIPER報文差錯率上限10-410-410-410-410-4UQoS類型應用節(jié)點采用的機制網(wǎng)絡技術(shù)0實時、時延抖動敏感型、高交互性（VoIP、VTC）提供優(yōu)先級服務的單獨隊列，業(yè)務疏導受限路由和距離1實時、時延抖動敏感型、交互性（VoIP、VTC）

單獨隊列、設置丟包優(yōu)先級略受限的路由和距離2事務數(shù)據(jù)、高交互性（信令）受限路由和距離3事務數(shù)據(jù)、交互性略受限的路由和距離4低丟包率（短事務、批量數(shù)據(jù)、視頻流）長隊列、設置丟包優(yōu)先級任何路由/路徑5IP網(wǎng)絡的傳統(tǒng)應用單獨隊列（最低優(yōu)先級）任何路由/路徑3.4.2衛(wèi)星IP網(wǎng)絡的QoS體系結(jié)構(gòu)QoS支持的體系框架（Y.1291）1、綜合服務IntServ模型對單個應用會話提供服務質(zhì)量保證，特點：（1）資源預留：鏈路帶寬和緩存空間；（2）有呼叫建立過程。兩類服務：（1）有保證的服務；（2）負載受控的服務。3.4.2衛(wèi)星IP網(wǎng)絡的QoS體系結(jié)構(gòu)1、綜合服務IntServ模型四個組成部分：（1）資源預留協(xié)議RSVP；（2）接納控制；（3）分類器；（4）調(diào)度器。3.4.2衛(wèi)星IP網(wǎng)絡的QoS體系結(jié)構(gòu)1、綜合服務IntServ模型前臺：分類轉(zhuǎn)發(fā)模塊后臺：四個功能模塊兩個數(shù)據(jù)庫（1）路由選擇協(xié)議；（2）RSVP協(xié)議；（3）接納控制；（4）管理代理。路由數(shù)據(jù)庫、流量控制數(shù)據(jù)庫3.4.2衛(wèi)星IP網(wǎng)絡的QoS體系結(jié)構(gòu)1、綜合服務IntServ模型缺點（1）狀態(tài)信息的數(shù)量與流數(shù)目成正比，資源預留開銷大；（2）體系結(jié)構(gòu)復雜；（3）定義的服務質(zhì)量等級數(shù)量過少，靈活性不足3.4.2衛(wèi)星IP網(wǎng)絡的QoS體系結(jié)構(gòu)2、區(qū)分服務DiffServ模型特點（1）設計原則是不改變網(wǎng)絡的基礎結(jié)構(gòu)，而在路由器中增加區(qū)分服務功能；（2）網(wǎng)絡劃分為許多DS域，系統(tǒng)的復雜性置于DS域的邊界節(jié)點；（3）邊界路由器完成復雜功能；（4）提供聚合（aggregation）功能。3.4.2衛(wèi)星IP網(wǎng)絡的QoS體系結(jié)構(gòu)邊界路由器主要功能通過衛(wèi)星DiffServ域連接的IntServ網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)在衛(wèi)星網(wǎng)絡DiffServ框架基礎上支持IntServ衛(wèi)星終端邊界路由器RSVP功能與協(xié)議層和平面的關系衛(wèi)星網(wǎng)絡QoS框架實例衛(wèi)星網(wǎng)絡QoS框架實例--BSM支持IntServ的入口節(jié)點的體系結(jié)構(gòu)（假設采用動態(tài)SD資源管理）衛(wèi)星網(wǎng)絡QoS框架實例衛(wèi)星網(wǎng)絡QoS框架實例--BSM支持DiffServ的衛(wèi)星終端與協(xié)議層和平面之間的關系衛(wèi)星網(wǎng)絡QoS框架實例--BSM支持DiffServ的入口衛(wèi)星終端的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖衛(wèi)星網(wǎng)絡QoS框架實例--BSM主要內(nèi)容3.1概述3.2

IP在衛(wèi)星網(wǎng)絡中存在的主要問題等3.3衛(wèi)星IP網(wǎng)絡承載的業(yè)務需求3.4衛(wèi)星IP網(wǎng)絡中的QoS3.5衛(wèi)星IP網(wǎng)絡3.5衛(wèi)星IP網(wǎng)絡1、衛(wèi)星網(wǎng)絡中IP報文的封裝2、衛(wèi)星IP組網(wǎng)3、衛(wèi)星IP網(wǎng)絡交換和路由封裝：將IP報文封裝到數(shù)據(jù)鏈路層幀的負載中；不同的網(wǎng)絡可能使用不同的幀格式、幀長或比特速率來傳輸IP報文；封裝過程引入了附加的處理過程和開銷，所以對網(wǎng)絡性能會帶來一定的影響；衛(wèi)星網(wǎng)絡中，幀結(jié)構(gòu)可基于標準數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議設計，如面向點到點媒體的HDLC、PPP，面向共享媒體的接入控制（MAC）；ATM（AAL5）、DVB-S和DVB-RCS（MPE）、IP隧道。3.5.1衛(wèi)星網(wǎng)絡中的IP報文封裝（1）最后一英里連接：用戶終端直接接入衛(wèi)星，衛(wèi)星提供前向和反向鏈路。數(shù)據(jù)流的源端通過互聯(lián)網(wǎng)、隧道或撥號鏈路連接到衛(wèi)星饋電鏈路或者中心站。衛(wèi)星是到達用戶終端的最后一英里鏈路。（2）傳輸連接：衛(wèi)星提供了在互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關之間或ISP網(wǎng)關之間的連接。根據(jù)網(wǎng)絡中特定的路由協(xié)議和定義的鏈路度量值，數(shù)據(jù)流被發(fā)送到衛(wèi)星鏈路，以最小的連接開銷，同時滿足數(shù)據(jù)源所需要的QoS。（3）第一英里連接：衛(wèi)星提供了直接到達大量ISP的前向和反向鏈路。IP報文從服務器發(fā)出，將衛(wèi)星鏈路作為到達用戶終端的第一英里路程。與最后一英里連接相同，服務器可以與衛(wèi)星饋電鏈路或中心站直接連接，或者通過互聯(lián)網(wǎng)隧道和撥號鏈路進行連接。3.5.2衛(wèi)星IP組網(wǎng)3.5.3衛(wèi)星IP網(wǎng)絡交換和路由地址解析：衛(wèi)星ARP示意圖2、星上交換IP交換（1）可以方便的與地面網(wǎng)絡進行互聯(lián)（2）網(wǎng)絡的可靠性和靈活性強（3）支持基于IP的Internet組管理協(xié)議IGMP問題：衛(wèi)星的路由處理能力有限；星上存儲空間和處理能力有限，路由表的維護；沒有提供QoS保證。3.5.3衛(wèi)星IP網(wǎng)絡交換和路由2、星上交換MPLS交換靈活性、可擴展性好；

采用面向連接的服務方式，可提供QoS保證；

可與地面網(wǎng)進行互連互通，實現(xiàn)星地一體化網(wǎng)絡；

綜合的業(yè)務平臺滿足不同類型終端、不同特征業(yè)務的接入以及傳輸要求；

便于實現(xiàn)流量工程。3.5.3衛(wèi)星IP網(wǎng)絡交換和路由靜態(tài)路由示意圖衛(wèi)星IP網(wǎng)絡路由動態(tài)路由：衛(wèi)星終端的轉(zhuǎn)發(fā)表可通過路由協(xié)議進行動態(tài)配置和更新。每個衛(wèi)星終端都實現(xiàn)路由協(xié)議，在衛(wèi)星鏈路上交換路由信息，添加或更新它們的路由表；每個衛(wèi)星終端都會通過衛(wèi)星鏈路將其通過地面鏈路能夠訪問的目的地告知其他節(jié)點。衛(wèi)星IP網(wǎng)絡路由星座網(wǎng)絡路由：通常采用拓撲控制策略來屏蔽網(wǎng)絡拓撲的動態(tài)性，針對靜態(tài)的拓撲進行路由計算；衛(wèi)星網(wǎng)絡的拓撲控制策略主要包括虛擬拓撲策略、虛擬節(jié)點策略和覆蓋域劃分方法。衛(wèi)星IP網(wǎng)絡路由虛擬拓撲策略對衛(wèi)星網(wǎng)絡的動態(tài)拓撲進行離散化處理，將一個系統(tǒng)周期T劃分為若干個時間片，星間鏈路的變化只在固定的時間點發(fā)生，這樣即可假設每個時間片內(nèi)衛(wèi)星網(wǎng)絡拓撲不變。典型代表是快照策略，當星間鏈路臨時斷開或重新連接時，就會形成一個不同于先前的快照，每個快照內(nèi)衛(wèi)星網(wǎng)絡拓撲固定不變。虛擬節(jié)點方法：利用衛(wèi)星邏輯位置的概念，形成一個覆蓋全球的虛擬網(wǎng)絡，網(wǎng)絡中每個節(jié)點即為虛擬節(jié)點，由最近的衛(wèi)星提供服務；能夠屏蔽衛(wèi)星的運動，假定衛(wèi)星網(wǎng)絡為固定拓撲結(jié)構(gòu)。（a）衛(wèi)星固定足印

（b）地球固定足印覆蓋域劃分方法：將地球表面按等間距劃分為多個蜂窩（cell），每個蜂窩由最近的衛(wèi)星提供服務。將劃分的地球區(qū)域形式化為虛擬的節(jié)點，構(gòu)成與地球同步運動的虛擬網(wǎng)絡。小結(jié)3.1概述3.2

IP在衛(wèi)星網(wǎng)絡中存在的主要問題等3.3衛(wèi)星IP網(wǎng)絡承載的業(yè)務需求3.4衛(wèi)星IP網(wǎng)絡中的QoS3.5衛(wèi)星IP網(wǎng)絡第3章衛(wèi)星網(wǎng)絡中的IP

第二講主要內(nèi)容3.6衛(wèi)星IP多播技術(shù)3.6.1IP多播3.6.2

IP多播路由3.6.3衛(wèi)星網(wǎng)絡中的IGMP3.6.4衛(wèi)星網(wǎng)絡中的多播路由協(xié)議3.6.5衛(wèi)星上的可靠多播協(xié)議3.7衛(wèi)星網(wǎng)絡中的IP移動性GEOCAST系統(tǒng)中的星狀和網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)3.6.1IP多播IP報文的傳輸方式：單播、多播和廣播；單播：從單個源端傳輸數(shù)據(jù)到單個目的端；多播：從單個源端傳輸數(shù)據(jù)到多個目的端的通信，如視頻會議；廣播：從單個源端傳輸數(shù)據(jù)到一個區(qū)域（局域網(wǎng)或衛(wèi)星點波束）中的所有接收者。多播可以是盡力而為的傳輸，也可以是可靠的傳輸；多播D類地址；終端注冊到多播組則采用IGMP協(xié)議；IGMP協(xié)議支持三類消息：報告、查詢和離開。3.6.1IP多播3.6.2IP多播路由在IP多播中路由表從目的端到源端建立起來；多播路由協(xié)議協(xié)議采用洪泛與剪除的方式；洪泛與剪除協(xié)議使用反向路徑轉(zhuǎn)發(fā)（RPF----ReversePathForwarding）的方法從源端轉(zhuǎn)發(fā)多播報文到接收端。反向路徑轉(zhuǎn)發(fā)（RPF）3.6.2IP多播路由3.6.3衛(wèi)星網(wǎng)絡中的IGMP衛(wèi)星IP多播可采用多播組管理與受限多播相結(jié)合的機制問題：多播用戶過多導致IGMP數(shù)據(jù)流占用信道資源。衛(wèi)星上的IGMP：（a）靜態(tài)多播；（b）動態(tài)多播3.6.3衛(wèi)星網(wǎng)絡中的IGMP3.6.4衛(wèi)星網(wǎng)絡中的多播路由協(xié)議泛洪和剪除算法需要多播組中每個源端都要有點到多點鏈路，在某些情況下，這會帶來很大的網(wǎng)絡開銷CBT多播路由協(xié)議創(chuàng)建一棵連接多播組接收成員的樹，源端發(fā)來的數(shù)據(jù)到達樹的某個位置后，多播樹在兩個方向上都會有數(shù)據(jù)流的傳輸。3.6.4衛(wèi)星網(wǎng)絡中的多播路由協(xié)議多播路由泛洪的兩種方法3.6.5衛(wèi)星上的可靠多播協(xié)議保證從源端發(fā)出的多播數(shù)據(jù)被所有接收者正確收到；衛(wèi)星鏈路誤碼以突發(fā)方式出現(xiàn)，當有大量多播用戶時，可能有多個接收者收不到數(shù)據(jù)；較大的往返時延對于實時雙向通信會產(chǎn)生嚴重影響；安全。主要內(nèi)容3.6衛(wèi)星IP多播技術(shù)3.6.1IP多播3.6.2

IP多播路由3.6.3衛(wèi)星網(wǎng)絡中的IGMP3.6.4衛(wèi)星網(wǎng)絡中的多播路由協(xié)議3.6.5衛(wèi)星上的可靠多播協(xié)議3.7衛(wèi)星網(wǎng)絡中的IP移動性對于一個LEO星座衛(wèi)星網(wǎng)絡而言，衛(wèi)星網(wǎng)與用戶終端之間，以及衛(wèi)星網(wǎng)和地面網(wǎng)之間的關系是不斷變化的，因此，可能存在與移動性相關的問題有時需要與衛(wèi)星網(wǎng)絡重新建立物理連接；需要實時更新路由表，使IP報文能被發(fā)送到正確的目的節(jié)點；在衛(wèi)星網(wǎng)內(nèi)部的移動性；在地面網(wǎng)與衛(wèi)星網(wǎng)之間時移動性。3.7衛(wèi)星網(wǎng)絡中的IP移動性采用以衛(wèi)星為中心的觀點，假設衛(wèi)星網(wǎng)是固定的，而地球上的所有用戶終端和地面網(wǎng)都在移動3.7衛(wèi)星網(wǎng)絡中的IP移動性衛(wèi)星固定而地球移動的網(wǎng)絡視圖在移動IP中，歸屬地址是靜態(tài)的，主要用于標識TCP連接。轉(zhuǎn)交地址在每個新的接入點都會改變，可以認為它是移動節(jié)點在特定網(wǎng)絡拓撲中的地址歸屬地址的使用使移動節(jié)點看起來能夠連續(xù)不斷地從歸屬網(wǎng)絡接收到數(shù)據(jù)，這需要歸屬網(wǎng)絡中設置一個稱為歸屬代理（homeagent）的網(wǎng)絡節(jié)點當移動節(jié)點不再連接到其歸屬網(wǎng)絡（即連接到外地網(wǎng)絡）時，歸屬代理接收所有發(fā)給移動節(jié)點的報文，并把它們發(fā)送到移動節(jié)點當前所在的接入點。3.7衛(wèi)星網(wǎng)絡中的IP移動性移動IP的三個獨立處理機制：（1）轉(zhuǎn)交地址的發(fā)現(xiàn)：代理公告和代理請求（2）轉(zhuǎn)交地址的注冊：當移動節(jié)點進入某個外地代理的覆蓋區(qū)時，啟動注冊過程，發(fā)送攜帶了轉(zhuǎn)交地址的注冊請求（3）將報文通過隧道傳輸?shù)睫D(zhuǎn)交地址：所有移動代理必須支持默認的封裝機制，即IP-within-IP（隧道）3.7衛(wèi)星網(wǎng)絡中的IP移動性第3章衛(wèi)星網(wǎng)絡中的IP

第三講主要內(nèi)容3.8主要的衛(wèi)星IP標準和系統(tǒng)3.8.1IPoS標準3.8.2歐洲SATSIX衛(wèi)星通信系統(tǒng)

3.8.1IPoS標準1、概述IPoS（IPoverSatellite）是美國電信工業(yè)協(xié)會于2003年批準的一項美國電信聯(lián)盟標準（TIA-1008），是通過雙向衛(wèi)星信道專門提供IP寬帶服務的唯一行業(yè)標準，2006年修訂，2012年全面更新；說明了利用Ku頻段同步軌道衛(wèi)星在中心站（中心站還負責連接衛(wèi)星網(wǎng)絡和Internet或廣域網(wǎng)服務提供商的網(wǎng)絡運營中心）和衛(wèi)星終端之間傳輸IP報文的分層體系結(jié)構(gòu)和協(xié)議；提供“永不離線”的IP服務，面向家用、SOHO和商用市場。提供的主要服務是寬帶互聯(lián)網(wǎng)接入（電子郵件、Web瀏覽和文件傳輸?shù)葢茫┖蛷V域網(wǎng)絡服務。通過IPoS系統(tǒng)還可以提供音頻/視頻流和遠程教育等IP多播業(yè)務。

3.8.1IPoS標準2、網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)IPoS基于星形衛(wèi)星網(wǎng)絡中心段：支持大量遠程終端通過衛(wèi)星的Internet接入，分為IPoS中心站、IPoS網(wǎng)管中心、IPoS后端系統(tǒng)空間段：包括同步軌道衛(wèi)星上的彎管式轉(zhuǎn)發(fā)器，它提供了中心站和遠程終端之間的雙向數(shù)據(jù)傳輸用戶段：包括上千個提供到遠端的寬帶IP通信的用戶終端

3.8.1IPoS標準3、網(wǎng)絡接口終端LAN接口：用戶主機或PC與遠程終端之間的接口，采用以太網(wǎng)協(xié)議IPoS衛(wèi)星接口（空中接口）：遠程終端與中心站之間的接口，用于交換用戶、控制和管理信息出端方向（Outroute）入端方向（Inroute）中心站地面接口：中心站和主干網(wǎng)之間的接口，連接中心站和外部的報文數(shù)據(jù)網(wǎng)、Internet或私有數(shù)據(jù)網(wǎng)，采用IP協(xié)議

3.8.1IPoS標準4、IPoS協(xié)議參考模型對依賴于衛(wèi)星的功能和與衛(wèi)星無關的功能進行分割可滿足未來市場發(fā)展需要有利于增加復雜的處理部分（如PEP），提高系統(tǒng)靈活性SI-SAP以上部分易被移植到其他新的衛(wèi)星系統(tǒng)無需對現(xiàn)有系統(tǒng)設計進行較大修改即可進行擴展，以支持新的高層功能。

3.8.1IPoS標準4、IPoS協(xié)議參考模型三個協(xié)議平面用戶平面（U平面）：提供通過衛(wèi)星接口可靠傳輸用戶信息的IP數(shù)據(jù)流所需要的協(xié)議控制平面（C平面）：包括信令協(xié)議，這些協(xié)議用于支持和控制衛(wèi)星接入連接和傳輸用戶數(shù)據(jù)所需要的資源管理平面（M平面）：處理與管理有關的部分功能，如用戶計費，性能管理，告警等，還負責傳輸與遠程終端啟動有關的消息

3.8.1IPoS標準4、IPoS協(xié)議參考模型U平面和C平面的協(xié)議棧

3.8.1IPoS標準5、分層功能劃分1）網(wǎng)絡適配層IP報文傳輸、數(shù)據(jù)流管理、PEP、多播代理服務器2）數(shù)據(jù)鏈路層衛(wèi)星鏈路控制子層（SLC）、媒體接入控制（MAC）、出端復用子層

3.8.1IPoS標準6、控制平面處理過程1）信息接收遠程終端必須獲得用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜攵溯d波頻率信息，以及這些信道相關的數(shù)據(jù)速率和編碼方式，才能向中心站發(fā)送信息2）認證終端的合法標識通過其在出端信道接收消息的解密能力來驗證，出端信息中包括了對用戶信息進行解密的密鑰

3.8.1IPoS標準6、控制平面處理過程3）編址和路由系統(tǒng)內(nèi)部采用靜態(tài)IP地址集合，該集合既支持互聯(lián)網(wǎng)地址，也支持內(nèi)部子網(wǎng)地址，該內(nèi)部地址使每個終端的地址與一個全局中心站地址相關聯(lián)。中心站實現(xiàn)全局IP和內(nèi)部子網(wǎng)地址之間的轉(zhuǎn)換（NAT）當IPoS系統(tǒng)配置遠程終端時，會在終端啟動時為其分配一個靜態(tài)IP地址。只要終端在IPoS系統(tǒng)中運行，分配的IP地址就保持不變IPoS系統(tǒng)內(nèi)部使用內(nèi)部MAC地址，通過二層路由機制實現(xiàn)IPoS內(nèi)部的用戶標識和路由當中心站接收到要傳給終端的IP報文時，負責完成終端IP地址與內(nèi)部MAC地址間的映射

3.8.1IPoS標準6、控制平面處理過程3）編址和路由內(nèi)部MAC地址可以實現(xiàn)IPoS系統(tǒng)內(nèi)的三種連接方式：

PtP（點到點）：內(nèi)部MAC地址為單播地址，實現(xiàn)從中心站到單個IPoS終端的數(shù)據(jù)傳輸；

PMP（點到多點）：內(nèi)部MAC地址為多播地址，實現(xiàn)從中心站到一組IPoS終端的多播傳輸；

廣播連接：內(nèi)部MAC地址為廣播地址，用于從中心站向系統(tǒng)中所有IPoS終端發(fā)送廣播信息。

3.8.1IPoS標準6、控制平面處理過程4）接入會話

所有注冊的IPoS遠程終端會通過分配的IP地址維持到達外部互聯(lián)網(wǎng)的永久IP連接，同時通過分配的MAC地址維持內(nèi)部IPoS連接，在此期間并不需要任何會話初始化或終止的過程

中心站處于空閑模式時，始終準備好接收IP數(shù)據(jù)報，并在IPoS系統(tǒng)中傳送給遠程終端。遠程終端為了能夠發(fā)送IP數(shù)據(jù)報，必須首先與中心站交換控制報文，獲取從遠程終端到中心站進行傳輸所需要的入端帶寬資源。

3.8.1IPoS標準6、控制平面處理過程5）帶寬申請和分配遠程終端能夠在入端信道傳送數(shù)據(jù)之前，必須在IPoS系統(tǒng)定義的一個入端信道組上申請帶寬，即可以在專為入端組指定的ALOHA信道上發(fā)送帶寬分配請求報文（BAR）中心站處理帶寬請求，并在與入端組相關的多播邏輯信道上發(fā)送帶寬申請應答

3.8.1IPoS標準7、安全機制1）提供下列安全服務：

單播外向傳輸內(nèi)容的保護；

對多播服務的訪問控制；

對未授權(quán)接收者接收單播信息的保護；

端到端的安全保護可以通過上層單獨的機制來提供，如IPSec2）使用三層密鑰結(jié)構(gòu)，允許為每個遠程終端進行有效的密鑰信息管理、控制和更新。

3.8.2歐洲SATSIX衛(wèi)星通信系統(tǒng)SATSIX衛(wèi)星通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)是將各種衛(wèi)星系統(tǒng)與無線本地環(huán)路（WiFi和WiMAX）相結(jié)合的一種衛(wèi)星系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)以衛(wèi)星IP（IPoS）協(xié)議中獨立于衛(wèi)星的服務接入點（SI-SAP）參考模型為出發(fā)點，能夠支持低成本的全球?qū)拵Ы尤搿Ｔ撓到y(tǒng)提供了IPv6、QoS、多播和移動性等方面的支持。這些網(wǎng)絡功能均通過依賴于衛(wèi)星的各種功能模塊來實現(xiàn)。比如：通過無線資源管理和傳輸隊列提供QoS服務，利用連接控制協(xié)議實現(xiàn)衛(wèi)星信令，采用C2P和PEP等實現(xiàn)衛(wèi)星協(xié)議優(yōu)化。1、概述

3.8.2歐洲SATSIX衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星網(wǎng)絡與無線網(wǎng)絡通過衛(wèi)星終端連接，與互聯(lián)網(wǎng)通過網(wǎng)關實現(xiàn)互聯(lián)2、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

3.8.2歐洲SATSIX衛(wèi)星通信系統(tǒng)系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)2、系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

3.8.2歐洲SATSIX衛(wèi)星通信系統(tǒng)3、QoS體系結(jié)構(gòu)

3.8.2歐洲SATSIX衛(wèi)星通信系統(tǒng)3、QoS體系結(jié)構(gòu)（1）面向MAC：由于RCST和網(wǎng)關之間的通信基于C2P協(xié)議，因此增加了通信過程的復雜性和時延，但是其優(yōu)勢在于能夠解決星狀和網(wǎng)狀拓撲中的QoS問題。（2）面向IP：在RCST和網(wǎng)關之間使用特定的信令，而且僅僅可能應用于星狀網(wǎng)絡中。網(wǎng)絡中的衛(wèi)星段需要在丟包率、時延和時延抖動方面提供QoS保證，并與Internet的QoSDiffServ實現(xiàn)互操作，以提供網(wǎng)絡級的端到端QoS。

3.8.2歐洲SATSIX衛(wèi)星通信系統(tǒng)4、多播體系結(jié)構(gòu)SATSIX系統(tǒng)支持靜態(tài)多播和動態(tài)多播靜態(tài)多播意味著衛(wèi)星網(wǎng)絡不保存用戶信息，而只是將多播數(shù)據(jù)簡單地廣播到所有RCST終端和再生衛(wèi)星網(wǎng)關（RSGT），終端或網(wǎng)關將對報文進行過濾，只接收所需要的報文，而多播只在RCST和RSGT之后發(fā)生動態(tài)多播意味著網(wǎng)絡控制中心NCC可以獲得用戶加入和退出的狀態(tài)信息，因此可以配置星上處理器（OBP）將多播數(shù)據(jù)路由到正確的RCST和RSGT

3.8.2歐洲SATSIX衛(wèi)星通信系統(tǒng)4、多播體系結(jié)構(gòu)

3.8.2歐洲SATSIX衛(wèi)星通信系統(tǒng)4、多播體系結(jié)構(gòu)三種解決多播移動性的方法：（1）

遠程簽署（remotesubscription）：移動節(jié)點通過一個位于外部鏈路的本地多播路由器，利用其轉(zhuǎn)交地址而不是歸屬地址加入多播組（2）歸屬簽署（homesubscription）：移動節(jié)點通過連接到本地代理的雙向信道加入位于其歸屬鏈路的本地多播路由器（3）混合形式：使歸屬代理成為移動節(jié)點的多播客戶端。由于衛(wèi)星鏈路具有較高的帶寬時延積，通常會利用性能增強代理服務器（PEP），但是當移動節(jié)點訪問外部網(wǎng)絡時，網(wǎng)絡移動性（移動IP）與PEP的結(jié)合會導致各種問題，其中包括PEP地址不允許更改，錯誤路由和偽造的重傳，PEP之間上下文丟失的管理等。

3.8.2歐洲SATSIX衛(wèi)星通信系統(tǒng)4、多播體系結(jié)構(gòu)

3.8.2歐洲SATSIX衛(wèi)星通信系統(tǒng)5、傳輸層SATSIX利用了IETF于2006年提出的標準—DCCP（DatagramCongestionControlProtocol）協(xié)議提供的協(xié)議框架DCCP不僅提供了一種替代UDP的衛(wèi)星鏈路傳輸多媒體信息的方式，而且使系統(tǒng)能與其他傳輸協(xié)議公平合作。DCCP為多媒體應用提供實現(xiàn)擁塞控制及其協(xié)商的標準方式。

3.8.2歐洲SATSIX衛(wèi)星通信系統(tǒng)6、安全體系結(jié)構(gòu)IP層的SatIPSec

3.8.2歐洲SATSIX衛(wèi)星通信系統(tǒng)6、安全體系結(jié)構(gòu)ULE層的SatIPSec第4章衛(wèi)星信道對傳輸層協(xié)議的影響

第一講主要內(nèi)容4.1引言4.2TCP性能分析4.3衛(wèi)星網(wǎng)絡中對TCP機制的改進4.4非端到端解決方法4.5端到端解決方法4.6PEP技術(shù)的新發(fā)展4.1引言衛(wèi)星鏈路與地面鏈路截然不同，其較大的往返時延、高帶寬時延積、誤碼、連接的間斷性、非對稱的使用方式和可變的往返時延都極大地影響著網(wǎng)絡協(xié)議的正常運行衛(wèi)星網(wǎng)絡主要利用性能增強機制來提高上層網(wǎng)絡協(xié)議的傳輸性能，包括傳輸層和應用層的各種機制這些機制包括傳輸層非端到端方法中的性能增強代理、端到端方法中的TCP協(xié)議針對衛(wèi)星環(huán)境的各種新版本、應用層的HTTPEP等主要內(nèi)容4.1引言4.2TCP性能分析4.3衛(wèi)星網(wǎng)絡中對TCP機制的改進4.4非端到端解決方法4.5端到端解決方法4.6PEP技術(shù)的新發(fā)展TCP協(xié)議最早在RFC793中定義，經(jīng)過RFC1122和RFC1323的不斷更新和擴展，能夠在各種異構(gòu)網(wǎng)絡中順暢運行TCP數(shù)據(jù)流是一個字節(jié)流，而不是報文流，因此并沒有從一端到另一端保持報文的邊界所有TCP連接都是雙工連接，并且是點到點的TCP不支持組播或廣播TCP的發(fā)送和接收實體以報文段的形式進行數(shù)據(jù)交換，限制TCP報文段大小的因素有IP負載長度和網(wǎng)絡MTU限制4.2.1TCP和衛(wèi)星信道特點影響TCP協(xié)議性能的衛(wèi)星信道特點較長的往返時延：TCP發(fā)送方需要花很長時間來確定報文是否被最終的目的端正確接收到，影響交互式應用的性能較大的時延帶寬積：定義了在任意時刻為完全利用可用信道帶寬，協(xié)議應在信道上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量更高的傳輸誤碼：由誤碼導致的丟包會使TCP減小其滑動窗口，降低數(shù)據(jù)發(fā)送速率，使衛(wèi)星信道得不到充分利用。4.2.1TCP和衛(wèi)星信道特點影響TCP協(xié)議性能的衛(wèi)星信道特點信道非對稱：這種非對稱性可能會影響TCP的性能可變的往返時延：LEO星座系統(tǒng)中，到達衛(wèi)星或者從衛(wèi)星發(fā)出的數(shù)據(jù)傳輸時延隨時間變化的，會影響協(xié)議中重傳超時的設置連接的間斷性：非GEO衛(wèi)星軌道條件下，TCP連接中的數(shù)據(jù)有時可能從星座的衛(wèi)星之間，或從地球站之間傳輸，導致報文丟失。4.2.1TCP和衛(wèi)星信道特點現(xiàn)在，回到我們衛(wèi)星通信網(wǎng)絡中傳統(tǒng)地面網(wǎng)絡與空間網(wǎng)絡的顯著差異4.2.1TCP和衛(wèi)星信道特點為避免產(chǎn)生過量的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)流，導致當前網(wǎng)絡無法承載，TCP在一次連接中會采用四種擁塞控制機制，它們是：慢啟動、擁塞避免、RTO超時之前的快速重傳，以及為避免慢啟動的快速恢復機制4.2.2TCP流量控制、擁塞控制和誤碼恢復TCP面向流的概念不保持應用層數(shù)據(jù)的報文邊界！TCP首部20字節(jié)固定首部目的端口數(shù)據(jù)偏移檢驗和選項（長度可變）源端口序號緊急指針窗口確認號保留FINSYNRSTPSHACKURG位08162431填充TCP報頭結(jié)構(gòu)協(xié)議運行舉例主機ASeq=92,8bytesdata主機B時間主機ASeq=92,8bytesdataack=100丟失確認的情況主機B時間協(xié)議運行舉例主機ASeq=92,8bytesdataack=100loss超時丟失確認的情況主機BXSeq=92,8bytesdata時間協(xié)議運行舉例主機ASeq=92,8bytesdataack=100loss超時丟失確認的情況主機BXSeq=92,8bytesdataack=100時間協(xié)議運行舉例主機ASeq=92,8bytesdataack=100loss超時主機BXSeq=92,8bytesdataack=100時間Seq=100,…協(xié)議運行舉例TCP標準沒有規(guī)定對不按序到達的數(shù)據(jù)應如何處理。通常是先臨時存放在接收窗口中，等到字節(jié)流中所缺少的字節(jié)收到后，再按序交付上層的應用進程TCP要求接收方必須有累積確認的功能發(fā)生超時，TCP發(fā)送方僅對超時的分組重傳接收方一般采用累積確認的方式。即不必對收到的分組逐個發(fā)送確認，而是對按序到達的最后一個分組發(fā)送確認，這樣就表示：到這個分組為止的所有分組都已正確收到了。累積確認的優(yōu)點：易實現(xiàn)，即使確認丟失也不必重傳。缺點是：不能向發(fā)送方反映出接收方已經(jīng)正確收到的所有分組的信息前移不允許發(fā)送已發(fā)送并收到確認A的發(fā)送窗口=20允許發(fā)送的序號26272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556B期望收到的序號前沿后沿前移暫時先考慮固定大小的發(fā)送窗口：允許已發(fā)送但未收到確認的字節(jié)數(shù)協(xié)議運行舉例不允許發(fā)送已發(fā)送并收到確認A的發(fā)送窗口位置不變允許發(fā)送但尚未發(fā)送262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455已發(fā)送但未收到確認56P1P2P3不允許接收已發(fā)送確認并交付主機B的接收窗口允許接收26272829303132333435363738394041424344454647484950515253545556未按序收到可用窗口A發(fā)送了11個字節(jié)的數(shù)據(jù)P3–P1=A的發(fā)送窗口P2–P1=已發(fā)送但尚未收到確認的字節(jié)數(shù)P3–P2=允許發(fā)送但尚未發(fā)送的字節(jié)數(shù)先假設接收窗口與發(fā)送窗口一樣大現(xiàn)在收到第31字節(jié)允許發(fā)送但尚未發(fā)送A的發(fā)送窗口向前滑動262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455已發(fā)送并收到確認不允許發(fā)送已發(fā)送但未收到確認56P1P2P3允許接收B的接收窗口向前滑動262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455已發(fā)送確認并交付主機不允許接收56未按序收到A收到新的確認號，發(fā)送窗口向前滑動先存下，等待缺少的數(shù)據(jù)的到達一般說來，我們總是希望數(shù)據(jù)傳輸?shù)酶煲恍５绻l(fā)送方把數(shù)據(jù)發(fā)送得過快，接收方就可能來不及接收，這就會造成數(shù)據(jù)的丟失。同時，網(wǎng)絡上的擁塞，也會讓數(shù)據(jù)發(fā)送速率降低流量控制(flowcontrol)：讓發(fā)送方的發(fā)送速率不要太快，要讓接收方來得及接收，利用滑動窗口機制可以很方便地在TCP連接上實現(xiàn)流量控制每段100字節(jié)，初始窗口和接收緩存為400SEQ=1SEQ=201SEQ=401SEQ=301SEQ=101501ACK=201,WIN=300ACK=601,WIN=0ACK=501,WIN=100主機A主機B允許A再發(fā)送300字節(jié)（序號201至500）A還能發(fā)送200字節(jié)A還能發(fā)送100字節(jié)（序號401至500）A還能發(fā)送300字節(jié)A不能再發(fā)送500以后的數(shù)據(jù)A超時重發(fā)（選擇重傳），但不能繼續(xù)發(fā)送允許A再發(fā)送100字節(jié)（序號501至600）A不能再發(fā)送600以后的數(shù)據(jù)不允許A再發(fā)送（到序號600的數(shù)據(jù)都已收到）SEQ=201丟失！應用程序取走100字節(jié)應用程序取走100字節(jié)TCP連接管理舉例----三次握手步驟1:

客戶機向服務器發(fā)送TCPSYN報文段指定初始序號（通常隨機產(chǎn)生）沒有數(shù)據(jù)步驟2:

服務器收到SYN報文段,用SYNACK報文段回復服務器為該連接分配緩沖區(qū)和變量指定服務器初始序號、接收窗口步驟3:

客戶機接收到SYNACK,用ACK報文段回復,可包含數(shù)據(jù)為該連接分配緩沖區(qū)和變量SYN,seq=xSYN,seq=y,ack=x+1

seq=x+1,ack=y+1客戶機服務器步驟1:

客戶機向服務器發(fā)送TCPFIN控制報文段步驟2:

服務器收到FIN，用ACK回答。關閉連接，發(fā)送FIN步驟3:

客戶機收到FIN,用ACK回答進入“超時等待”–將對接收到的FIN進行確認步驟4:

服務器接收ACK，連接關閉客戶FIN,seq=x服務器ack=x+1ack=y+1FIN,seq=y關閉...關閉已關閉超時等待TCP連接管理舉例----關閉連接擁塞窗口（cwnd：在收到確認（ACK）之前發(fā)送方能夠注入到網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)量上限。cwnd的值受限于接收方的通知窗口。根據(jù)對網(wǎng)絡中擁塞程度的推斷，擁塞窗口在傳輸過程中會增加或減小。慢啟動門限（ssthresh），用它來決定使用哪個算法來增加cwnd的值。如果cwnd<ssthresh，則使用慢啟動算法；如果cwnd>=ssthresh，則使用擁塞避免算法。Ssthresh初始值設置為接收方通知窗口大小，而且，當檢測到發(fā)生擁塞時，才設置ssthresh值。主要內(nèi)容4.1引言4.2TCP性能分析4.3衛(wèi)星網(wǎng)絡中對TCP機制的改進4.4非端到端解決方法4.5端到端解決方法4.6PEP技術(shù)的新發(fā)展慢啟動丟包恢復策略擁塞避免策略4.3衛(wèi)星網(wǎng)絡中對TCP機制的改進GEO衛(wèi)星RTT=500ms，經(jīng)過15個來回TCP連接達到信道傳輸最大速率，即7.5s內(nèi)信道速率并沒有被充分利用TCP協(xié)議完成數(shù)據(jù)傳輸后，并不記錄本次連接能達到的最高速率，故每次傳輸都要經(jīng)歷相同的慢啟動過程4.3.1慢啟動改進方法事務傳輸控制協(xié)議T/TCP：當一對主機之間建立連接后，T/TCP可越過三次握手，允許發(fā)送方發(fā)出第一個報文段（帶有SYN標志）時開始傳輸數(shù)據(jù)更大的初始窗口：通過增加cwnd初始值，在數(shù)據(jù)傳輸?shù)牡谝粋€RTT時間內(nèi)會發(fā)出更多報文，觸發(fā)更多ACK，使擁塞窗口增長得更快，但有擁塞的危險。終止慢啟動：需要估計ssthresh，據(jù)此終止慢啟動4.3.1慢啟動

對丟包恢復策略的改進：當由于誤碼而不是網(wǎng)絡擁塞導致報文丟失時，防止TCP進入不必要的慢啟動過程。改進方法快速重傳和快速恢復選擇性應答SACK基于SACK的改進ACK擁塞控制（ACC）ACK過濾（AF）明確的擁塞通知（ECN）檢測誤碼丟包4.3.2丟包恢復策略的改進（1）恒定速率遞增策略：在擁塞避免階段使TCP發(fā)送方以均衡的方式提高發(fā)送速率。它可以消除對RTT較長的連接的不公平性，但部署起來有難度。此外，恒定速率值如何選擇還沒有定論。（2）以K值遞增策略：可以在異構(gòu)網(wǎng)絡環(huán)境中針對較長RTT的連接使用。該策略改變了擁塞避免線性增長的斜率，對RTT超過給定門限值的連接在每個RTT時間之內(nèi)將擁塞窗口增加K個報文段的長度，而不是以往的一個報文段。4.3.3擁塞避免策略的改進第4章衛(wèi)星信道對傳輸層協(xié)議的影響

第二講主要內(nèi)容4.1引言4.2TCP性能分析4.3衛(wèi)星網(wǎng)絡中對TCP機制的改進4.4非端到端解決方法4.5端到端解決方法4.6PEP技術(shù)的新發(fā)展4.4.1分段方法將TCP連接打斷，并在衛(wèi)星鏈路部分基于鏈路特點進行特殊處理可能會提高網(wǎng)絡性能兩種方法：TCP欺騙和TCP級聯(lián)（又稱為分割TCP）4.4.2性能增強代理（PEP）性能增強代理（PEP）機制是一種非端到端的解決TCP協(xié)議傳輸性能問題的方法不同類型PEP在各種環(huán)境中用于克服影響協(xié)議性能的不同鏈路特性，因此它們對網(wǎng)絡性能的提升根據(jù)網(wǎng)絡環(huán)境和應用場景而有所不同分類根據(jù)分層：傳輸層PEP、應用層PEP根據(jù)網(wǎng)絡中的分布：集中式、分布式根據(jù)實現(xiàn)的對稱性：對稱式、非對稱式根據(jù)是否分割連接根據(jù)透明性4.4.2性能增強代理（PEP）PEP使用的增強機制TCP應答處理：TCPACK分隔、本地TCP應答、本地TCP重傳、TCPACK過濾和重構(gòu)隧道壓縮處理TCP的周期性斷鏈基于優(yōu)先級的復用4.4.2性能增強代理（PEP）典型的PEP實例：I-PEP由Satlabs的PEP工作組提出并于2005年形成規(guī)范的一種分布式T-PEP4.4.2性能增強代理（PEP）典型的PEP實例：集中式T-PEP

PEPsal由Satlabs的PEP工作組提出并于2005年形成規(guī)范的一種分布式T-PEPPEPsal體系結(jié)構(gòu)中采用TCP改進協(xié)議—TCPHybla，協(xié)議中包括了一系列處理過程，如擁塞控制算法的改進、強制執(zhí)行SACK機制、時間戳、采用Hoe的信道帶寬估計以及實現(xiàn)報文分隔技術(shù)等，克服了衛(wèi)星鏈路上協(xié)議性能的惡化問題。4.4.2性能增強代理（PEP）4.4.2性能增強代理（PEP）典型的PEP實例：應用層PEP----HughesHPEP由Satlabs的PEP工作組提出并于2005年形成規(guī)范的分布式T-PEP，主要用于提高HTTP類型應用的性能4.4.2性能增強代理（PEP）使用PEP可能帶來的問題端到端語義問題：在路徑中加入PEP模塊后可能會破壞傳輸層原有的端到端語義，對某些協(xié)議處理帶來問題擴展性問題：PEP的實現(xiàn)可能會對連接的個數(shù)提出限制，帶來擴展性問題非對稱路由問題：可能無法為報文選擇最優(yōu)路由。另一方面，可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸前向和反向使用不同的路由，引起路由非對稱問題移動主機：發(fā)生切換時，相關的PEP狀態(tài)需要轉(zhuǎn)移到其他的PEP節(jié)點，這需要額外的開銷4.4.2性能增強代理（PEP）PEP應用場景單個用戶獨立的衛(wèi)星和PEP網(wǎng)關4.4.2性能增強代理（PEP）PEP應用場景多個PEP網(wǎng)關集成PEP主要內(nèi)容4.1引言4.2TCP性能分析4.3衛(wèi)星網(wǎng)絡中對TCP機制的改進4.4非端到端解決方法4.5端到端解決方法4.6PEP技術(shù)的新發(fā)展4.5.1

TCP在衛(wèi)星網(wǎng)絡環(huán)境中的不同版本1、TCPVegas核心思路：根據(jù)RTT判斷丟包是誤碼造成還是擁塞造成算法步驟：擴展：Vegas算法應對路由突然改變時存在的不足4.5.1

TCP在衛(wèi)星網(wǎng)絡環(huán)境中的不同版本4.5.1

TCP在衛(wèi)星網(wǎng)絡環(huán)境中的不同版本2、TCPWestwoodTCPWestwood算法是針對無線誤碼信道提出的一種端到端的擁塞控制算法，在窗口的控制和回退過程方面都比Reno算法有很大的改善，確保了實現(xiàn)更快的恢復過程和更有效的擁塞避免過程3、TCPBIC4.5.1

TCP在衛(wèi)星網(wǎng)絡環(huán)境中的不同版本4、TCPHybla核心思想:使得窗口增加的速度與連接經(jīng)歷的RTT無關，提高了擁塞窗口（cwnd）增加的速度，為不同RTT的連接提供了相同的傳輸速率5、CompoundTCP微軟亞洲研究院的譚焜博士首先提出的，它結(jié)合了眾多算法的優(yōu)點，將基于時延和基于丟包的設計方法相結(jié)合，在不同網(wǎng)絡環(huán)境下以不同策略對擁塞窗口（發(fā)送速率）進行控制主要思想:如果鏈路沒有被充分利用，高速協(xié)議應該更快地提高發(fā)送速率4.5.1

TCP在衛(wèi)星網(wǎng)絡環(huán)境中的不同版本6、TCPCUBIC在高速網(wǎng)絡環(huán)境中的一種新的TCP協(xié)議，是BIC算法的增強版協(xié)議的窗口增加由一個cubic函數(shù)控制，其窗口的增加形狀與BIC非常類似，通過cubic函數(shù)的控制簡化了BIC窗口控制過程4.5.1

TCP在衛(wèi)星網(wǎng)絡環(huán)境中的不同版本TCP各版本時間軸各種TCP協(xié)議新版本主要圍繞網(wǎng)絡擁塞狀態(tài)的探測，或者對丟包和擁塞進行區(qū)分，以及對應的適合長時延鏈路特點的窗口增加算法來進行研究的4.5.2衛(wèi)星網(wǎng)絡傳輸層協(xié)議1、STP1997年美國加州大學伯克利分校ThomasR.Henderson等人提出為優(yōu)化大時延、高誤碼率和非對稱網(wǎng)絡上的傳輸性能而設計，目的是克服TCP協(xié)議在包括GEO衛(wèi)星鏈路的環(huán)境中性能下降的問題在休斯公司的DirectPC衛(wèi)星網(wǎng)絡和MetricomRichochet分組無線網(wǎng)絡上進行了試驗，結(jié)果表明比TCP協(xié)議提供更高的吞吐量，反向信道上所需的帶寬更少4.5.2衛(wèi)星網(wǎng)絡傳輸層協(xié)議2、SCPS-TP（SpaceCommunicationProtocolSpecification）國際空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會（CCSDS）1999年提出主要內(nèi)容4.1引言4.2TCP性能分析4.3衛(wèi)星網(wǎng)絡中對TCP機制的改進4.4非端到端解決方法4.5端到端解決方法4.6PEP技術(shù)的新發(fā)展利用DTN框架替代PEPIP-ERN框架方法基于網(wǎng)絡編碼的方法移動PEP4.6

PEP技術(shù)的新發(fā)展4.6.1利用DTN框架替代PEP基于DTN的可重構(gòu)衛(wèi)星網(wǎng)絡性能增強模型DTN控制模塊與NCC交互流程4.6.1利用DTN框架替代PEP4.6.2IP-ERN框架方法法國的兩位研究人員Dino和Tuan基于ERN方法提出了一種基于明確速率通知（ERN）的IP-ERN框架方法；能在不完全支持ERN的網(wǎng)絡中使數(shù)據(jù)發(fā)送方仍然能夠得益于ERN機制，不會對主機或轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點增加復雜的處理機制，不破壞連接的端到端語義，與IP-in-IP隧道等方法兼容；提供了一種更少使用PEP的衛(wèi)星網(wǎng)絡傳輸層解決方法。IP-ERN框架方法示意圖4.6.2IP-ERN框架方法4.6.3基于網(wǎng)絡編碼的方法TCP/NC協(xié)議：利用“看見報文”機制對擁塞控制算法屏蔽了丟包的影響，使誤碼信道對TCP協(xié)議而言就像無誤碼一樣，傳輸層只需要解決擁塞控制問題，而不需要