卫星通信中IP技术应用与发展范文

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【摘要】近几年我国通信技术得到了飞速的发展，卫星IP网络是由卫星通信和ip技术结合而成的，也是现阶段通信领域研究的重点。下面这篇文章我们就一起来探讨一下IP技术应用于卫星通信的具体效果和今后的发展趋势。

【关键词】卫星通信；IP技术；发展趋势；分析与探讨

引言：

IP技术在当前阶段对4G网络以及下一代网络的影响非常大，所有的通信网络设备以及移动终端的正常运行和IP协议有着非常紧密的联系，IP包交换技术应用于在网络中语音短信，并且在其他的通信业务也有应用，由此可见，只有将各种通信业务和IP技术结合起来，才能将通信的成本降低下来。覆盖面比较广是卫星通信一个典型的特点，一般来说在不利于传输信号的地形中，首先选择是通信工具就是卫星通信。新军事的不断变革使我国国防等很多领域也开始应用卫星通信。卫星IP网络具备IP技术的优点，能够对数据进行传输，并且能够将卫星信道的利用率提高上来，从而将卫星通信的成本降低下来。基于此，本文从卫星通信的特点出发，对IP协议应用于卫星通信网中存在的一系列问题进行详细的探讨，并在提出具体的改进方法的同时，详细分析了IP技术应用于卫星通信的发展趋势。

一、卫星通信中应用IP技术存在的问题以及改进方法

IP技术具备的传输特性能够将业务成本降低下来，在大众消费市场中能够和地面通信方式进行竞争的就是卫星IP技术。IP的广播性与健壮性和卫星的广播性导致TCP成为卫星通信标准协议的传输层协议的唯一选择，同时因为引入因特网的拥塞和膨胀控制技术而暴露了卫星信道的局限性性能。

1.1卫星链路给IP协议造成的影响

由于卫星系统具有高频率和远距离的特征，所以天气环境会给其造成较大的影响，卫星信道是具备固定特征的，信道不对称以及长时延和高误码率三个原因与IP协议的传输性能有着直接的关系。首先分析时延长这个原因，因为卫星链路的传播延时长且其速率非常高，导致拥塞窗口最大只能达到64byte，根据这个值得出1.024Mbps是最大的吞吐率，所以想要将吞吐率提高上来，就必须通过修改接收缓存窗口的方式实现，并且发送方在一开始连接的时候以接收到的数量作为标准将拥塞窗口增大，想到达到最大窗口的程度必须经过很多个往返时间，只有这样才能确保传播时间变得更长一些。再来分析高误码率这个原因，hi卫星链路的误码率比起来因特网中地面链路的误码率比较低，现阶段卫星转发器误码率主要是维持在10-4-10-6范围之内，但是只有达到10-8量级的BER才能实现传输TCP的目的。不管是链路恶化的情况，还是拥塞丢失的现象，卫星链路TCP都没有办法对这两种情况作出准确的判断，因此拥塞故障成为经常被误判的情况，而且选择拥塞控制的方式进行处理，这样一来造成TCP协议将滑动窗口的尺寸减小，这样一来吞吐量就会变得更小。除此之外，丢失已经确认信息的ACK与误码有着非常紧密的联系，所以吞吐量的情况就变得更加糟糕了。最后、信道不对称这个原因进行分析，卫星链路的带宽配置在大多数情况下是不对称的，因为和卫星链路带宽配置的上行链路带宽比起来，存在于卫星链路宽带配置的下行链路带宽小很多，由此可见卫星链路带宽配置的上下并不相同。通过采用上行信道的方式，由于受受上行信道速度比较慢的影响使接收机获得更加经济的设计，因为这样的设计使卫星宽带得到节约，但是非对称配置对TCP性能产生了直接的影响，不对称性也同样导致系统的吞吐率指数变得越来越小。经过分析得知，卫星链路的以上三个特点与IP协议有着非常紧密的联系，造成数据传输速率等出现问题，从而对于原来的地面网络IP协议提出一些新的要求。

1.2卫星链路中IP协议的改进方法

卫星链路的特征直接影响了传统应用于Internet的TCP拥塞控制策略，使TCP数据包在卫星链路传输过程中不能充分利用网络的吞吐量的情况出现，这样一来不仅网络效率降低不少，同时也影响了卫星IP网络的发展，由此可见，通过增强IP机制或者其他技术的方式对卫星IP网络的性能进行改进是非常有必要的。首先可以通过改进协议的方式，其中选择性ARQ以及选择性ACK等方法都包含在内。除此之外，差错控制方法也能够满足卫星链路误码率的要求，FEC和ARQ是两个比较常用的能够对差错进行控制的方法。其次是从卫星出发的解决方法，协议欺骗技术和TCPSplitting的方案都包含在内，其中TCPSplitting的方案就是利用协议转换网关对TCP进行分开连接，这样一来卫星链路段上的TCP正好能够将卫星环境的专有协议替代下来。

二、卫星通信中应用IP技术的发展趋势

现如今IP和多媒体应用于卫星的现象变得越来越多。在研究卫星IP网络关键技术的过程中，IP专用和加密协议的使用对卫星链路造成的影响和IP使卫星链路或者高级协议性能的可改善要求得到增强都属于本次研究的范围。地面IP技术应用于卫星通信领域慢慢的就变成现在的卫星IP技术，现如今卫星IP技术开始尝试着开展卫星分组业务，这样做的可以将廉价且满意的大流量分组数据业务提供给用户，下面介绍几点具体的研究方向。

2.1适应卫星IP业务的MAC层次协议

近几年为了能够对不同应用环境的要求更加适应，人们通过各种改进MAC层协议的方法，但是都不能达到适应不同应用环境要求的目的，所以本文中只对适合卫星链路的MAC层协议进行考虑。地面链路在传输过程中就不会发生重新评估MAC协议和排除MAC协议的现象，但是卫星链路的传输是不同于地面链路的，所以上述的两种情况会发生在卫生链路传输过程中。除此之外，卫星物理设备虽然可以进行改变，但是限度有限，所以想要达到目的就必须将控制机制找出来。卫星网的MAC协议所必须具备的就是生存能力和容错两项能力，只有这样才能确保网络拓扑出现变化时其不受影响，并且对于降低功耗和缓存容量有极大的帮助，并且能够实现提高信道容量的目的。

2.2星上交换机

只有通过对第三层交换技术的利用，才能真正实现构建星上交换新传输体制下的IP网络的目的。研究交换机的交换结构就是为了想办法将IP交换机的吞吐量变大，只有这样才能将分组在交换机中的排队时长缩短。在实际工作过程中，端口竞争和内部阻塞这两种情况经常会出现，交换机每个端口控制器管理有可能出现以下三种数列，它们分别是输入队列以及输出队列还有广播队列，想要对这三大数列进行缓冲可以采取端口上定容的缓冲存储器进行，因此对内部无阻塞的交换结构的研究是非常重要的。除此之外，对于交换机的其他功能的研究也很有必要，比如说交换机的组播功能等等。

2.3移动组播管理

移动IP组播就是通过对IP协议的利用，从而达到移动管理的目的，当处于Internet上的多个IP站点广播接收到来自某个IP站点发送的数据的时候，重叠发送的情况会因为移动IP组播的存在而变得越来越少，从而对网络宽带进行有效的利用。虽然IP组播相关协议的处理工作增加在重复的点到点的传输过程中，不过却完全没有增大组播路由器和主机处理IP报文的时间，相反却将这些时间缩短了不少。

三、结束语

近几年卫星中应用IP技术已经成为研究的重点，在新的技术课题提案被通过时也赋予了卫星通信新的发展意义。移动通信技术和互联网技术的发展越来越好，全IP自然也会得到广泛的应用，卫星移动通信和卫星IP网络就是卫星通信的发展方向。

参考文献

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[4]张登银,王汝传,王绍棣.基于IP协议的卫星组网通信关键技术研究[J].电信科学,2013,(07):17-21.

作者：罗毅 单位：中国民用航空西北地区空中交通管理局