寬帶衛(wèi)星IP通信網(wǎng)絡(luò)中的可靠傳輸技術(shù)研究.pdf

1、在衛(wèi)星通信中，寬帶衛(wèi)星通信的主要目標(biāo)是為多媒體和高數(shù)據(jù)速率的Internet應(yīng)用提供一種無所不在的通信方式。對于時延要求低以及具有廣播/組播性質(zhì)的高速數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(如大容量數(shù)據(jù)傳輸、多媒體廣播、因特網(wǎng)寬帶接入、衛(wèi)星遠(yuǎn)程應(yīng)用、多媒體雙向互動等業(yè)務(wù))來說，衛(wèi)星具有極大的優(yōu)越性。寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)也稱下一代衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)。寬帶衛(wèi)星通信網(wǎng)具有地面覆蓋面廣、承載業(yè)務(wù)種類多、可快速部署、帶寬利用率較高、星上交換快捷、可提供一體化網(wǎng)絡(luò)等特點(diǎn)，能滿足不同用戶的業(yè)務(wù)

2、需求。發(fā)展寬帶衛(wèi)星系統(tǒng)已成為當(dāng)前通信的新熱點(diǎn)之一。 Internet是當(dāng)今發(fā)展最快的業(yè)務(wù)，各種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)都在向提供高質(zhì)量IP(Internet Protocol)業(yè)務(wù)的方向發(fā)展，在大范圍覆蓋和長距離傳輸方面具有優(yōu)勢的衛(wèi)星通信與IP技術(shù)的結(jié)合無疑是通信發(fā)展的一個重要方向。 TCP(Transport Control Protocol)是Internet上應(yīng)用的傳輸協(xié)議，它是為地面有線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計的，用于衛(wèi)星信道時會出現(xiàn)長時延、較

3、高的差錯率、上/下行信道非對稱等很多問題，需加以解決才能順利工作。 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)固有的信道廣播特性使得它很適合實(shí)現(xiàn)組播服務(wù)。隨著在Internet上支持多媒體業(yè)務(wù)的發(fā)展，在LEO(Low Earth Orbit)網(wǎng)絡(luò)中需要提供服務(wù)質(zhì)量(QoS-Qualty of Service)保證。組播傳輸和QoS路由是衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)可靠傳輸?shù)年P(guān)鍵技術(shù)。 星間鏈路是衛(wèi)星間的雙向通信通路，采用星間鏈路可降低系統(tǒng)地面段的成本，又提高了空間段的靈活性

4、。編隊(duì)飛行中星間鏈路的設(shè)計是非常關(guān)鍵的，它直接影響整個系統(tǒng)的性能。編隊(duì)飛行要實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸，底層協(xié)議方案是核心。 本文研究了寬帶衛(wèi)星IP通信網(wǎng)絡(luò)的可靠傳輸技術(shù)，內(nèi)容涵蓋了傳輸層TCP擁塞控制策略，可靠組播傳輸技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)層QoS路由算法設(shè)計，物理層/鏈路層可靠數(shù)據(jù)傳輸方案設(shè)計等，取得了以下研究成果： 1．提出了兩種寬帶衛(wèi)星TCP解決方案：基于優(yōu)先級的TCP和衛(wèi)星智能TCP擁塞控制策略。仿真結(jié)果顯示：在衛(wèi)星IP網(wǎng)絡(luò)中，可

5、以使系統(tǒng)吞吐率性能得到顯著提高，在混合網(wǎng)絡(luò)連接環(huán)境中，它們對資源具有較好的公平共享性。 2．提出一種基于Agent的寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)可靠組播傳輸協(xié)議。該協(xié)議利用接收端Agent來實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星組播傳輸，采用分組級FEC和本地差錯恢復(fù)糾正傳播中的非相關(guān)錯誤和相關(guān)錯誤，利用優(yōu)先級分組實(shí)現(xiàn)擁塞控制。解決了衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中可靠組播傳輸?shù)囊恍╆P(guān)鍵問題，同時具有較好的可擴(kuò)展性。 3．提出了一種LEO衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)分布式組播路由算法，仿真結(jié)果表明該算法具有

6、較短的端到端時延，生成的組播樹長度較短，并維持較低的網(wǎng)絡(luò)開銷。 4．提出了一種基于啟發(fā)式螞蟻算法的LEO衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)分布式QoS路由策略，提出了新的信道預(yù)留方案，在保證公平的前提下，實(shí)現(xiàn)切換優(yōu)先。仿真結(jié)果顯示該算法具有較低的呼叫阻塞概率，在網(wǎng)絡(luò)負(fù)載較高時產(chǎn)生較低的開銷。 5．提出了用超寬帶(UWB-Ultra WideBand)實(shí)現(xiàn)編隊(duì)飛行可靠數(shù)據(jù)傳輸方案，給出了系統(tǒng)鏈路預(yù)算和星間定位方法，分析了一種采用MB(MultiBa