卫星IP通信网设计技术分析

随着互联网应用的不断普及和影响范围的扩大，各种通信方式都在适应IP( 网际协议) 应用。卫星通信也不例外，逐步从传统透明传输方式向IP 传输方式发展。但是卫星通信用于传输IP 业务有自己独特的特点需要在设计时考虑。

　　1 卫星IP 通信网遇到的问题

　　卫星通信网使用赤道上空的静止卫星实现卫星地球站之间的信息传输。它有如下突出特点: a信道延时长: 一个信息发出到收到对方应答延时在530 ms 左右;b 卫星转发器资源租费较高，卫星通信网设计的一个重要目的就是提高资源或信道利用率; c网络拓扑及路由简单; d 广播特性: 一个地球站发送的信息，全网所有站都可以接收; e 相对地面线路卫星通信信道存在误码。

　　结合上述特点，IP 卫星通信网与传统卫星通信网及地面IP 通信网相比都不相同，有其特殊的特点。因此设计时需要着重考虑: a 长信道延时对IP应用的影响; b考虑信道误码对IP 业务的影响; c结合卫星网络特点选择路由协议; d 如何利用卫星通信广播特性传输IP 业务; e 考虑IP 开销对资源利用的影响; f 关注IP 信道质量如何衡量; g 避免产生广播风暴; h 避免备份信道切换时路由变化。

　　2 卫星信道长延时和误码对IP 业务的影响

　　卫星信道的长延时特性影响基于IP 的应答确认业务例如TCP( 传输控制协议) 和HTTP( 超文本传输协议) 等。误码主要影响丢包率和触发TCP 的拥塞控制机制，但卫星信道一般保证误码率达到10- 7，此时误码的影响可以忽略; 试验发现误码率恶化到10- 3时小数据包和多线程技术有较强的抗误码能力。

　　2. 1 长延时对TCP 业务的影响及解决办法

　　( 1) 长延时对TCP 业务的影响

　　卫星信道的长延时影响TCP 业务的吞吐量即传输速率，可通过公式( 1) 计算。

　　式中，RTCP 为TCP 业务速率，单位kbps; WS 为TCP业务接收窗口尺寸kbit; RTT 为业务应答延时，单位为s。TCP 业务接收窗口实际在8 kbyte~ 64 kbyte 之间，卫星信道应答延时在480 ms~ 540 ms。

　　因此，不采取措施时卫星信道的TCP 业务最大吞吐量可能只有118 kbps~ 1 067 kbps。表1 给出了一组测试数据。

表1 TCP 业务利用卫星信道传输