衛星IP通信網(wǎng)設計技術(shù)分析

隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)應用的不斷普及和影響范圍的擴大，各種通信方式都在適應IP( 網(wǎng)際協(xié)議) 應用。衛星通信也不例外，逐步從傳統透明傳輸方式向IP 傳輸方式發(fā)展。但是衛星通信用于傳輸IP 業(yè)務(wù)有自己獨特的特點(diǎn)需要在設計時(shí)考慮。

　　1 衛星IP 通信網(wǎng)遇到的問(wèn)題

　　衛星通信網(wǎng)使用赤道上空的靜止衛星實(shí)現衛星地球站之間的信息傳輸。它有如下突出特點(diǎn): a信道延時(shí)長(cháng): 一個(gè)信息發(fā)出到收到對方應答延時(shí)在530 ms 左右;b 衛星轉發(fā)器資源租費較高，衛星通信網(wǎng)設計的一個(gè)重要目的就是提高資源或信道利用率; c網(wǎng)絡(luò )拓撲及路由簡(jiǎn)單; d 廣播特性: 一個(gè)地球站發(fā)送的信息，全網(wǎng)所有站都可以接收; e 相對地面線(xiàn)路衛星通信信道存在誤碼。

　　結合上述特點(diǎn)，IP 衛星通信網(wǎng)與傳統衛星通信網(wǎng)及地面IP 通信網(wǎng)相比都不相同，有其特殊的特點(diǎn)。因此設計時(shí)需要著(zhù)重考慮: a 長(cháng)信道延時(shí)對IP應用的影響; b考慮信道誤碼對IP 業(yè)務(wù)的影響; c結合衛星網(wǎng)絡(luò )特點(diǎn)選擇路由協(xié)議; d 如何利用衛星通信廣播特性傳輸IP 業(yè)務(wù); e 考慮IP 開(kāi)銷(xiāo)對資源利用的影響; f 關(guān)注IP 信道質(zhì)量如何衡量; g 避免產(chǎn)生廣播風(fēng)暴; h 避免備份信道切換時(shí)路由變化。

　　2 衛星信道長(cháng)延時(shí)和誤碼對IP 業(yè)務(wù)的影響

　　衛星信道的長(cháng)延時(shí)特性影響基于IP 的應答確認業(yè)務(wù)例如TCP( 傳輸控制協(xié)議) 和HTTP( 超文本傳輸協(xié)議) 等。誤碼主要影響丟包率和觸發(fā)TCP 的擁塞控制機制，但衛星信道一般保證誤碼率達到10- 7，此時(shí)誤碼的影響可以忽略; 試驗發(fā)現誤碼率惡化到10- 3時(shí)小數據包和多線(xiàn)程技術(shù)有較強的抗誤碼能力。

　　2. 1 長(cháng)延時(shí)對TCP 業(yè)務(wù)的影響及解決辦法

　　( 1) 長(cháng)延時(shí)對TCP 業(yè)務(wù)的影響

　　衛星信道的長(cháng)延時(shí)影響TCP 業(yè)務(wù)的吞吐量即傳輸速率，可通過(guò)公式( 1) 計算。

　　式中，RTCP 為T(mén)CP 業(yè)務(wù)速率，單位kbps; WS 為T(mén)CP業(yè)務(wù)接收窗口尺寸kbit; RTT 為業(yè)務(wù)應答延時(shí)，單位為s。TCP 業(yè)務(wù)接收窗口實(shí)際在8 kbyte~ 64 kbyte 之間，衛星信道應答延時(shí)在480 ms~ 540 ms。

　　因此，不采取措施時(shí)衛星信道的TCP 業(yè)務(wù)最大吞吐量可能只有118 kbps~ 1 067 kbps。表1 給出了一組測試數據。

表1 TCP 業(yè)務(wù)利用衛星信道傳輸