衛(wèi)星IP通信網(wǎng)設(shè)計(jì)技術(shù)分析

隨著互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的不斷普及和影響范圍的擴(kuò)大，各種通信方式都在適應(yīng)IP( 網(wǎng)際協(xié)議) 應(yīng)用。衛(wèi)星通信也不例外，逐步從傳統(tǒng)透明傳輸方式向IP 傳輸方式發(fā)展。但是衛(wèi)星通信用于傳輸IP 業(yè)務(wù)有自己獨(dú)特的特點(diǎn)需要在設(shè)計(jì)時考慮。

　　1 衛(wèi)星IP 通信網(wǎng)遇到的問題

　　衛(wèi)星通信網(wǎng)使用赤道上空的靜止衛(wèi)星實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星地球站之間的信息傳輸。它有如下突出特點(diǎn): a信道延時長: 一個信息發(fā)出到收到對方應(yīng)答延時在530 ms 左右;b 衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器資源租費(fèi)較高，衛(wèi)星通信網(wǎng)設(shè)計(jì)的一個重要目的就是提高資源或信道利用率; c網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼奥酚珊唵? d 廣播特性: 一個地球站發(fā)送的信息，全網(wǎng)所有站都可以接收; e 相對地面線路衛(wèi)星通信信道存在誤碼。

　　結(jié)合上述特點(diǎn)，IP 衛(wèi)星通信網(wǎng)與傳統(tǒng)衛(wèi)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(shè)計(jì)時需要著重考慮: a 長信道延時對IP應(yīng)用的影響; b考慮信道誤碼對IP 業(yè)務(wù)的影響; c結(jié)合衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)特點(diǎn)選擇路由協(xié)議; d 如何利用衛(wèi)星通信廣播特性傳輸IP 業(yè)務(wù); e 考慮IP 開銷對資源利用的影響; 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路由變化。

　　2 衛(wèi)星信道長延時和誤碼對IP 業(yè)務(wù)的影響

　　衛(wèi)星信道的長延時特性影響基于IP 的應(yīng)答確認(rèn)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(jī)制，但衛(wèi)星信道一般保證誤碼率達(dá)到10- 7，此時誤碼的影響可以忽略; 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)誤碼率惡化到10- 3時小數(shù)據(jù)包和多線程技術(shù)有較強(qiáng)的抗誤碼能力。

　　2. 1 長延時對TCP 業(yè)務(wù)的影響及解決辦法

　　( 1) 長延時對TCP 業(yè)務(wù)的影響

　　衛(wèi)星信道的長延時影響TCP 業(yè)務(wù)的吞吐量即傳輸速率，可通過公式( 1) 計(jì)算。

　　式中，RTCP 為TCP 業(yè)務(wù)速率，單位kbps; WS 為TCP業(yè)務(wù)接收窗口尺寸kbit; RTT 為業(yè)務(wù)應(yīng)答延時，單位為s。TCP 業(yè)務(wù)接收窗口實(shí)際在8 kbyte~ 64 kbyte 之間，衛(wèi)星信道應(yīng)答延時在480 ms~ 540 ms。

　　因此，不采取措施時衛(wèi)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(shù)據(jù)。

表1 TCP 業(yè)務(wù)利用衛(wèi)星信道傳輸