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探究衛星IP通信網設計技術
探究衛星IP通信網設計技術，是小編專門為各位通信工程畢業的同學準備的論文，希望對大家有幫助!
摘 要：隨著互聯網應用的普及，對人們生活更大范圍的影響，各種通訊也逐漸的向IP網絡發展。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通信網絡邁進。本文主要以衛星通訊為基礎，分析衛星網絡的延時性、誤比特性等對IP技術的影響，進一步的闡述和表明在進行衛星IP通訊網設計時，如何有效的對路由協議進行選擇、備份信道切換路由以及提高IP信道質量等問題。
關鍵詞：衛星通信 衛星IP通訊網絡面臨的困難 通訊網絡的改善 IP通訊網絡設計
現如今，隨著通信網絡的發展和Internet的快速發展，IP技術的普及，無論是地面移動通訊網絡3G、4G還是NGA網絡都依賴于IP技術，而且大多數的通訊設備和移動終端都支持TCP/IP協議，因此，如何將IP技術與衛星通訊進行有效的結合(稱作衛星IP網絡)成為人們研究探討的熱點之一。
1 目前衛星IP通訊網絡面臨的困難
所謂衛星通信就是以地球和衛星兩部分為中心，在地球建立無線通信站將信號發射衛星，利用衛星作為中間轉折點，向地球發射電波。這種通訊方式與傳統的通訊方式(電話)相比增加了電波的覆蓋面，擴大了通訊的覆蓋范圍，組網靈活以及建網的速度快。另外，衛星通訊網絡可以不受地理條件和氣候變化的限制，獲得高質量的通信訊號。因此，利用衛星網絡的優點作為寬帶接入網技術具有很廣闊的發展前景。而衛星IP網絡,則是以IP技術為基礎，利用衛星通道進行傳輸、交換IP數據包，以便達到組網目的的一種網絡結構。
目前，在我國建立衛星IP通訊網絡還存在著很大的問題，主要分為以下幾個方面：
(1)衛星鏈路的長延時;
(2)通信資費太高;
(3)衛星鏈路的誤碼率(BER)太高;
(4)前/反向信道不對稱使用。
除此之外，衛星鏈路對TCP/IP協議的影響還有網絡拓撲及路由簡單;往返時延;大的時延帶寬積;衛星和IP的廣播特性等。
2 衛星IP通訊網絡的改善方法
隨著因特網的迅速發展及其膨脹，擁塞控制技術的重要性也逐漸的顯現出來。由于衛星信道某些特性的局限性，導致TCP層無法識別擁塞丟失和鏈路丟失，進而引起網絡的吞吐率下降，限制了IP網絡的發展。因此，為了加強衛星IP網絡的性能引入了以下幾個技術。
(1) 先進的編碼技術的引用。編碼技術的引入主要是用來降低衛星IP網絡的高誤碼率，提高TCP層對擁塞機制在進行數據傳輸過程中充分利用網絡的吞吐率，同時減少衛星通信傳輸過程中長延時。近年來，隨著網絡技術的增強，科學的、先進的編碼制度、調制、編碼技術已經應用于衛星網絡系統之中，其中包括時間壓縮復用技術(TCM)、級聯碼技術還有卷積編碼技術等。
(2)超時重傳和快速重傳。我們都知道，超時重傳和快速重傳是TCP應用的傳輸方式，而超時重傳是在快速重傳的基礎上發生的。當3個ACK副本被TCP源接收到，快速重傳機制將會啟動，此時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來，重新回到原先的發送速率。如果說有三個ACK副本需要TCP源端進行接收，而擁塞窗口的大小又小于4，那樣等待超時重發時間就會很長，而小窗口的TCP流也因為不必要超時重發，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，也就是說網絡進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。TCP實現對數據的重復性檢測和有序性傳輸的進行是通過接受數據的序號檢測(共有32個序號)，如果進行高速傳輸，短時間內32個序號反復循環使用，會導致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，改善慢啟動和擁塞機制;采用多線程應用軟件提高傳送速率;增加發送窗口的尺寸等也是提高TCP/IP協議在衛星通信中的性能。
3 其他衛星IP通訊網設計
(1)路由協議的選擇。地面IP網的路由復雜多樣，大多使用動態路由。相對地面IP網路由衛星IP通信網絡路由一般來說比較簡單，而針對那些路由關系已經確定的衛星網絡和一些常用的星狀網絡不需要改變路由方式，采用靜態路由即可。
(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鍵。其中IP數據的包頭、包尾的開銷和包發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，同時去除其他附帶信息，只允許業務數據進行傳輸，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開銷較低的業務設備;包頭、數據壓縮和協議轉換技術;UDP加上錯誤包重傳方式。
(3)備份信道切換路由。衛星系統是一個復雜多樣的網絡結構，為了保證衛星網絡的穩定性可靠性，一些衛星設置中心在設計衛星調職解調器時通常是將兩個備份設備接入到路由器的不同端口，當進行主備切換后路由器的前后會發生變化，避免主備衛通切換開關是接入路由器的不同端口，影響IP網絡的傳輸效率。
除此之外，進行衛星IP信道的質量檢測(通過對吞吐率、信道效率、擁塞控制、丟包率等多項指標進行全方位的衡量)。
4 總結
目前，我國衛星IP通訊網絡還處于發展階段，為了提高IP技術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，增加衛星通信網絡的吞吐率，通過改善擁塞窗口的大小和ACK副本的輸入量，減少超時重傳丟失的吞吐量，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信道進行全方位的質量檢測。總之，實現衛星IP通信網絡并不是一件容易的事情，隨著社會經濟的快速發展，互聯網應用的急速膨脹，為了使衛星通訊能夠適應互聯網的發展，滿足人們對于信息化的需求，需要進一步的加快衛星IP通信網絡的建立以及發展。
參考文獻
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