衛星IP通信網設計技術分析

隨著互聯網應用的不斷普及和影響范圍的擴大，各種通信方式都在適應IP( 網際協議) 應用。衛星通信也不例外，逐步從傳統透明傳輸方式向IP 傳輸方式發展。但是衛星通信用于傳輸IP 業務有自己獨特的特點需要在設計時考慮。

　　1 衛星IP 通信網遇到的問題

　　衛星通信網使用赤道上空的靜止衛星實現衛星地球站之間的信息傳輸。它有如下突出特點: a信道延時長: 一個信息發出到收到對方應答延時在530 ms 左右;b 衛星轉發器資源租費較高，衛星通信網設計的一個重要目的就是提高資源或信道利用率; c網絡拓撲及路由簡單; d 廣播特性: 一個地球站發送的信息，全網所有站都可以接收; e 相對地面線路衛星通信信道存在誤碼。

　　結合上述特點，IP 衛星通信網與傳統衛星通信網及地面IP 通信網相比都不相同，有其特殊的特點。因此設計時需要著重考慮: a 長信道延時對IP應用的影響; b考慮信道誤碼對IP 業務的影響; c結合衛星網絡特點選擇路由協議; d 如何利用衛星通信廣播特性傳輸IP 業務; e 考慮IP 開銷對資源利用的影響; f 關注IP 信道質量如何衡量; g 避免產生廣播風暴; h 避免備份信道切換時路由變化。

　　2 衛星信道長延時和誤碼對IP 業務的影響

　　衛星信道的長延時特性影響基于IP 的應答確認業務例如TCP( 傳輸控制協議) 和HTTP( 超文本傳輸協議) 等。誤碼主要影響丟包率和觸發TCP 的擁塞控制機制，但衛星信道一般保證誤碼率達到10- 7，此時誤碼的影響可以忽略; 試驗發現誤碼率惡化到10- 3時小數據包和多線程技術有較強的抗誤碼能力。

　　2. 1 長延時對TCP 業務的影響及解決辦法

　　( 1) 長延時對TCP 業務的影響

　　衛星信道的長延時影響TCP 業務的吞吐量即傳輸速率，可通過公式( 1) 計算。

　　式中，RTCP 為TCP 業務速率，單位kbps; WS 為TCP業務接收窗口尺寸kbit; RTT 為業務應答延時，單位為s。TCP 業務接收窗口實際在8 kbyte~ 64 kbyte 之間，衛星信道應答延時在480 ms~ 540 ms。

　　因此，不采取措施時衛星信道的TCP 業務最大吞吐量可能只有118 kbps~ 1 067 kbps。表1 給出了一組測試數據。

表1 TCP 業務利用衛星信道傳輸