新一代寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)

新一代寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)
    新一代的寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)已在開發(fā)和部署，它們將提供高速的Internet和多媒體
業(yè)務(wù)。寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)日益增加的好處，以及衛(wèi)星通信易于進行多點廣播通信和大覆
蓋的特性，使衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)在全球信息基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中起到不可缺少的作用。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)
將會成為固定網(wǎng)絡(luò)或地面移動網(wǎng)絡(luò)的一部分，成為IMT－2000系統(tǒng)的一部分以覆蓋
到邊遠地區(qū)的用戶，為他們提供各種業(yè)務(wù)。特別是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)在自然災(zāi)害恢復(fù)和軍事
應(yīng)用中有著不可估量的前景。
    在新一代的寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中，衛(wèi)星鏈路連接遠程網(wǎng)絡(luò)，并且把網(wǎng)絡(luò)直接接入到
家庭和商務(wù)辦公室。在這樣的工作環(huán)境中，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)不僅支持電路交換業(yè)務(wù)，更要
支持具有高速脈沖特點的分組交換業(yè)務(wù)。傳統(tǒng)的基于用戶或網(wǎng)絡(luò)信令的電路交換方
式不適合有效地運載動態(tài)變化的分組交換業(yè)務(wù)。在新一代衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中采用了許多新
技術(shù)。
    新一代多點波束衛(wèi)星具有先進的星上交換和信號處理技術(shù)（再生技術(shù)），不是
傳統(tǒng)的透明彎管式衛(wèi)星，大量的商業(yè)系統(tǒng)采用ka（30／20GHz），為的是得到寬頻帶
支持高速率的多媒體業(yè)務(wù)，把這些業(yè)務(wù)提供給不同的用戶。
    衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計是衛(wèi)星星座的選擇（包括GEO，MEO，LEO）、星上交換和信號處
理技術(shù)、衛(wèi)星之間鏈路設(shè)計。衛(wèi)星的重量和功率和復(fù)雜性進行折中，開發(fā)新的通信
協(xié)議，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議時考慮到數(shù)據(jù)話音和視頻業(yè)務(wù)等的業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量QoS。為了
解決衛(wèi)星通信的長時延，采用不同的星座和星上交換技術(shù)�，F(xiàn)在許多衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)采用
基于ATM的通信協(xié)議。
    衛(wèi)星ATM寬帶系統(tǒng)可以快速地和經(jīng)濟地擴展任何地面系統(tǒng)的覆蓋邊界。不同的使
用Ka頻帶的衛(wèi)星系統(tǒng)已提出或在開發(fā)。有兩種主要的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)接入?yún)f(xié)議：一種是使
用ATM碼元和衛(wèi)星特定的協(xié)議，建立和管理連接：另一種是把ATM協(xié)議堆棧高度綜合
起來并且定義新的衛(wèi)星ATM協(xié)議分層。下面提供衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和協(xié)議的最新發(fā)展情況。
    一、衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)實體
    未來的衛(wèi)星寬帶系統(tǒng)共享衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、星上信號處理和交換能力、用戶終端、
支持的協(xié)議標準、接入方案以及與地面系統(tǒng)互連。典型的衛(wèi)星寬帶系統(tǒng)有以下的網(wǎng)
絡(luò)實體。
    用戶終端（UT），可以支持不同的協(xié)議標準，例如ATM，幀中繼，TCP／IP等。用
戶終端通過一個標準接口連接到衛(wèi)星適配單元（SAU）。
    衛(wèi)星適配單元（SAU），專為接入到衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)設(shè)計，執(zhí)行適配與衛(wèi)星協(xié)議平臺的
所有的必要的終端協(xié)議，包括物理層功能。
    有效負荷（P/L），星上衛(wèi)星信號再生即星上信號處理單元，執(zhí)行復(fù)用／去復(fù)用、
信道編碼／解碼、利用多點波束結(jié)構(gòu)的快速分組交換。某些星上信號處理采用類似
ATM交換技術(shù)，但是僅執(zhí)行ATM交換的一部分功能。注意許多操作如呼叫建立信令端
結(jié)或連接接納控制仍在地面執(zhí)行。
    關(guān)口站（GTW），陸地地球站，通過它與外部網(wǎng)絡(luò)連接。
    網(wǎng)絡(luò)控制站（NCS），進行衛(wèi)星資源管理分配、呼叫路由和呼叫管理功能的管理
（例如位置更新，切換，鑒權(quán)，注冊和計費等）
    二、基于ATM的接口
    UT到SAU接口UNI是標準的ATM接口。
    SA是SAU與衛(wèi)星接入網(wǎng)絡(luò)的接口，SB是NCS與衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的接口，SC是GTW與衛(wèi)星網(wǎng)
絡(luò)的接口。
    NNI是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的關(guān)口站與外部網(wǎng)絡(luò)接口。
    三、協(xié)議參考模型
    協(xié)議設(shè)計使任意信息易于通過網(wǎng)絡(luò)實體。衛(wèi)星協(xié)議平臺是透明的，通過合適的
衛(wèi)星特定接口支持不同的用戶終端標準。衛(wèi)星接入網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議端結(jié)在關(guān)口站。不需
要對現(xiàn)存網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議標準進行修改。這個協(xié)議平臺使衛(wèi)星星上交換器適應(yīng)電路交換、
分組交換和混合交換方式。但是這個協(xié)議平臺很難對任意特定的協(xié)議標準提供最佳
的性能。
    衛(wèi)星特定協(xié)議中邏輯鏈路控制（LLC）和媒介接人控制（MAC）合成為數(shù)據(jù)鏈路
控制（DLC）協(xié)議層。DLC通過物理層（空中接口）傳遞信息。
    四、寬帶衛(wèi)星通信問題
    衛(wèi)星系統(tǒng)有著固有的限制。衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的衛(wèi)星和地面站資源昂貴，不能有過
多的富裕度，它們必須健壯和有效地使用。地球靜止軌道（GEO）系統(tǒng)有非常大的時
延，低地球軌道（IEO）系統(tǒng)時延變化大，這些影響到實時相F實時業(yè)務(wù)的應(yīng)用。通
過衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡(luò)的TCP／IP性能受到影響�；�于時間暫停擁擠控制機理（象TCP）與連
接的時延一帶寬乘積并無固有關(guān)系。況且TCP的往返路程時間（RTT）測量與時延的
變化是敏感的，因為時延變化會引起假的暫停和重發(fā)。這是衛(wèi)星通信比地面網(wǎng)絡(luò)困
難的地方。
    單個衛(wèi)星需要設(shè)計支持幾千個地面終端。地球終端通過星上交換建立虛擬電路
傳送ATM的碼元。因為衛(wèi)星星上交換的容量有限，每個地球終端只有有限的虛擬電路
可用于傳送TCP／IP數(shù)據(jù)。地球終端是地面骨干網(wǎng)的邊界終端設(shè)備，為IP確定進／出
ATM骨干網(wǎng)路由。在骨干網(wǎng)中，高容量的路由器必須聚集多路IP流進入單個的虛擬電
路中。在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中必須利用QoS管理器進行流量分級。地球終端也提供IP和ATM
網(wǎng)絡(luò)之間的擁擠控制方法。衛(wèi)星星上交換也要執(zhí)行碼元和虛擬電路的業(yè)務(wù)量管理。
這是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)與地面骨干網(wǎng)QoS要求之間的配合問題。
    基于網(wǎng)絡(luò)掉話的策略、端到端流量控制和擁擠控制策略可以有效地改善TCP在不
規(guī)則比特速率下的TCP的性能。除了慢開始和擁擠避免以外，可以使用快速重發(fā)和恢
復(fù)機理迅速恢復(fù)丟失的獨立數(shù)據(jù)段。采用選擇應(yīng)答方法可以快速恢復(fù)丟失的多個數(shù)
據(jù)段。在目前的研究中建議使用增強性能的TCP關(guān)口站改善衛(wèi)星鏈路上的性能。
    衛(wèi)星通信技術(shù)發(fā)展迅速，已經(jīng)使用Ka波段，技術(shù)發(fā)達國家和地區(qū)都在積極研究
和開發(fā)它們，而且積極參與ITU－R關(guān)于衛(wèi)星無線資源特別是Ka頻帶以上頻率資源的
分配研究，爭取本國的最大利益。這些問題值得我們重視。