探究衛星IP通信網(wǎng)設計技術(shù)
探究衛星IP通信網(wǎng)設計技術(shù)，是小編專(zhuān)門(mén)為各位通信工程畢業(yè)的同學(xué)準備的論文，希望對大家有幫助!
摘 要：隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)應用的普及，對人們生活更大范圍的影響，各種通訊也逐漸的向IP網(wǎng)絡(luò )發(fā)展。而衛星通訊作為現代化通訊的重要組成部分，也正在不斷向建立衛星IP通信網(wǎng)絡(luò )邁進(jìn)。本文主要以衛星通訊為基礎，分析衛星網(wǎng)絡(luò )的延時(shí)性、誤比特性等對IP技術(shù)的影響，進(jìn)一步的闡述和表明在進(jìn)行衛星IP通訊網(wǎng)設計時(shí)，如何有效的對路由協(xié)議進(jìn)行選擇、備份信道切換路由以及提高IP信道質(zhì)量等問(wèn)題。
關(guān)鍵詞：衛星通信 衛星IP通訊網(wǎng)絡(luò )面臨的困難 通訊網(wǎng)絡(luò )的改善 IP通訊網(wǎng)絡(luò )設計
現如今，隨著(zhù)通信網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展和Internet的快速發(fā)展，IP技術(shù)的普及，無(wú)論是地面移動(dòng)通訊網(wǎng)絡(luò )3G、4G還是NGA網(wǎng)絡(luò )都依賴(lài)于IP技術(shù)，而且大多數的通訊設備和移動(dòng)終端都支持TCP/IP協(xié)議，因此，如何將IP技術(shù)與衛星通訊進(jìn)行有效的結合(稱(chēng)作衛星IP網(wǎng)絡(luò ))成為人們研究探討的熱點(diǎn)之一。
1 目前衛星IP通訊網(wǎng)絡(luò )面臨的困難
所謂衛星通信就是以地球和衛星兩部分為中心，在地球建立無(wú)線(xiàn)通信站將信號發(fā)射衛星，利用衛星作為中間轉折點(diǎn)，向地球發(fā)射電波。這種通訊方式與傳統的通訊方式(電話(huà))相比增加了電波的覆蓋面，擴大了通訊的覆蓋范圍，組網(wǎng)靈活以及建網(wǎng)的速度快。另外，衛星通訊網(wǎng)絡(luò )可以不受地理條件和氣候變化的限制，獲得高質(zhì)量的通信訊號。因此，利用衛星網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)點(diǎn)作為寬帶接入網(wǎng)技術(shù)具有很廣闊的發(fā)展前景。而衛星IP網(wǎng)絡(luò ),則是以IP技術(shù)為基礎，利用衛星通道進(jìn)行傳輸、交換IP數據包，以便達到組網(wǎng)目的的一種網(wǎng)絡(luò )結構。
目前，在我國建立衛星IP通訊網(wǎng)絡(luò )還存在著(zhù)很大的問(wèn)題，主要分為以下幾個(gè)方面：
(1)衛星鏈路的長(cháng)延時(shí);
(2)通信資費太高;
(3)衛星鏈路的誤碼率(BER)太高;
(4)前/反向信道不對稱(chēng)使用。
除此之外，衛星鏈路對TCP/IP協(xié)議的影響還有網(wǎng)絡(luò )拓撲及路由簡(jiǎn)單;往返時(shí)延;大的時(shí)延帶寬積;衛星和IP的廣播特性等。
2 衛星IP通訊網(wǎng)絡(luò )的改善方法
隨著(zhù)因特網(wǎng)的迅速發(fā)展及其膨脹，擁塞控制技術(shù)的重要性也逐漸的顯現出來(lái)。由于衛星信道某些特性的局限性，導致TCP層無(wú)法識別擁塞丟失和鏈路丟失，進(jìn)而引起網(wǎng)絡(luò )的吞吐率下降，限制了IP網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展。因此，為了加強衛星IP網(wǎng)絡(luò )的性能引入了以下幾個(gè)技術(shù)。
(1) 先進(jìn)的編碼技術(shù)的引用。編碼技術(shù)的引入主要是用來(lái)降低衛星IP網(wǎng)絡(luò )的高誤碼率，提高TCP層對擁塞機制在進(jìn)行數據傳輸過(guò)程中充分利用網(wǎng)絡(luò )的吞吐率，同時(shí)減少衛星通信傳輸過(guò)程中長(cháng)延時(shí)。近年來(lái)，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的增強，科學(xué)的、先進(jìn)的編碼制度、調制、編碼技術(shù)已經(jīng)應用于衛星網(wǎng)絡(luò )系統之中，其中包括時(shí)間壓縮復用技術(shù)(TCM)、級聯(lián)碼技術(shù)還有卷積編碼技術(shù)等。
(2)超時(shí)重傳和快速重傳。我們都知道，超時(shí)重傳和快速重傳是TCP應用的傳輸方式，而超時(shí)重傳是在快速重傳的基礎上發(fā)生的。當3個(gè)ACK副本被TCP源接收到，快速重傳機制將會(huì )啟動(dòng)，此時(shí)源端重傳丟失的數據包并且將擁塞窗口大小減半。這種情況下，TCP流往往能夠很快從丟包中恢復過(guò)來(lái)，重新回到原先的發(fā)送速率。如果說(shuō)有三個(gè)ACK副本需要TCP源端進(jìn)行接收，而擁塞窗口的大小又小于4，那樣等待超時(shí)重發(fā)時(shí)間就會(huì )很長(cháng)，而小窗口的TCP流也因為不必要超時(shí)重發(fā)，使的吞吐量降低。第一種方法是控制ACK副本的輸入量。第二種則是限制傳送機制，也就是說(shuō)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行傳輸的數據包不能大于擁塞窗口的大小。
(3)序號重用的改進(jìn)。TCP實(shí)現對數據的重復性檢測和有序性傳輸的進(jìn)行是通過(guò)接受數據的序號檢測(共有32個(gè)序號)，如果進(jìn)行高速傳輸，短時(shí)間內32個(gè)序號反復循環(huán)使用，會(huì )導致TCP傳輸的穩定性和可靠性下降。因此，利用分組序號交疊保護受到人們的推崇。
另外，改善慢啟動(dòng)和擁塞機制;采用多線(xiàn)程應用軟件提高傳送速率;增加發(fā)送窗口的尺寸等也是提高TCP/IP協(xié)議在衛星通信中的性能。
3 其他衛星IP通訊網(wǎng)設計
(1)路由協(xié)議的選擇。地面IP網(wǎng)的路由復雜多樣，大多使用動(dòng)態(tài)路由。相對地面IP網(wǎng)路由衛星IP通信網(wǎng)絡(luò )路由一般來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單，而針對那些路由關(guān)系已經(jīng)確定的衛星網(wǎng)絡(luò )和一些常用的星狀網(wǎng)絡(luò )不需要改變路由方式，采用靜態(tài)路由即可。
(2)提高衛星信道的利用率。衛星信道的轉換器租資費用昂貴，因此提高衛星信道的利用率是關(guān)鍵。其中IP數據的包頭、包尾的開(kāi)銷(xiāo)和包發(fā)送間隔導致衛星信道的利用率下降。一方面可以采取數據透明化處理。即在數據進(jìn)入衛星信道前先將IP數據利用路由器轉換為透明數據，再借助同步接口將數據接入衛星信道，同時(shí)去除其他附帶信息，只允許業(yè)務(wù)數據進(jìn)行傳輸，大大增加了衛星信道的利用。另一方面，我們也可以多采取IP開(kāi)銷(xiāo)較低的業(yè)務(wù)設備;包頭、數據壓縮和協(xié)議轉換技術(shù);UDP加上錯誤包重傳方式。
(3)備份信道切換路由。衛星系統是一個(gè)復雜多樣的網(wǎng)絡(luò )結構，為了保證衛星網(wǎng)絡(luò )的穩定性可靠性，一些衛星設置中心在設計衛星調職解調器時(shí)通常是將兩個(gè)備份設備接入到路由器的不同端口，當進(jìn)行主備切換后路由器的前后會(huì )發(fā)生變化，避免主備衛通切換開(kāi)關(guān)是接入路由器的不同端口，影響IP網(wǎng)絡(luò )的傳輸效率。
除此之外，進(jìn)行衛星IP信道的質(zhì)量檢測(通過(guò)對吞吐率、信道效率、擁塞控制、丟包率等多項指標進(jìn)行全方位的衡量)。
4 總結
目前，我國衛星IP通訊網(wǎng)絡(luò )還處于發(fā)展階段，為了提高IP技術(shù)在衛星通信中的性能，我們必須加強提高衛星信道的利用率，增加衛星通信網(wǎng)絡(luò )的吞吐率，通過(guò)改善擁塞窗口的大小和ACK副本的輸入量，減少超時(shí)重傳丟失的吞吐量，避免TCP應用層將擁塞丟失和鏈路丟失誤認為擁塞故障。另外，針對衛星IP信道進(jìn)行全方位的質(zhì)量檢測�？傊�，實(shí)現衛星IP通信網(wǎng)絡(luò )并不是一件容易的事情，隨著(zhù)社會(huì )經(jīng)濟的快速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)應用的急速膨脹，為了使衛星通訊能夠適應互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，滿(mǎn)足人們對于信息化的需求，需要進(jìn)一步的加快衛星IP通信網(wǎng)絡(luò )的建立以及發(fā)展。
參考文獻
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