基于DVB-RCS的終端網(wǎng)絡(luò)信令流程研究

賀祥 呂建軍（國(guó)家廣播電影電視總局二九二臺(tái)，山東青島 266206）

基于DVB-RCS的終端網(wǎng)絡(luò)信令流程研究

賀祥 呂建軍
（國(guó)家廣播電影電視總局二九二臺(tái)，山東青島 266206）

本文首先對(duì)寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展背景進(jìn)行介紹，指出我國(guó)發(fā)展寬帶衛(wèi)星通信的必要性；然后對(duì)DVB-RCS協(xié)議的基本內(nèi)容進(jìn)行闡述；隨后根據(jù)需求設(shè)計(jì)了一種基于DVB-RCS的終端網(wǎng)絡(luò)信令流程，對(duì)同步問題進(jìn)行重點(diǎn)研究，分析網(wǎng)絡(luò)信令具體流程，并繪制網(wǎng)絡(luò)信令流圖，可用于IP化衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中終端與中心站之間交互式的業(yè)務(wù)請(qǐng)求。

DVB-RCS MF-TDMADAMA

隨著全球信息交互式多媒體業(yè)務(wù)的迅速增加，各行各業(yè)對(duì)寬帶的需求也越來越緊迫。寬帶衛(wèi)星以其靈活、大范圍的覆蓋能力，成為無地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋地區(qū)寬帶接入的最佳解決方案。利用寬帶多媒體衛(wèi)星通信手段解決各種類型用戶的寬帶接入、多媒體業(yè)務(wù)服務(wù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療教育或其他一些應(yīng)急通信任務(wù)。目前，我國(guó)已經(jīng)研制近20多顆通信廣播衛(wèi)星，具備了寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)的工程建設(shè)條件。

1　DVB-RCS協(xié)議解析

DVB-RCS是介于通信和廣播之間的交互式應(yīng)用，主要包括了數(shù)字電視衛(wèi)星直播業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)交互服務(wù)。標(biāo)準(zhǔn)公布以后，很多公司在其衛(wèi)星通信系統(tǒng)中采用了DVB-RCS技術(shù)，基于DVB-RCS系統(tǒng)的使用已經(jīng)十分廣泛。

由于D VB-R CS協(xié)議層次結(jié)構(gòu)復(fù)雜，終端在接收到前向信號(hào)后，需要把傳輸信令全部解析出來，并根據(jù)這些信令調(diào)整發(fā)終端發(fā)射機(jī)的參數(shù)，引導(dǎo)終端進(jìn)入同步狀態(tài)。因此設(shè)計(jì)終端網(wǎng)絡(luò)信令流程，使得終端能夠?qū)f(xié)議內(nèi)容快速解析、快速同步、快速入網(wǎng)，提高接收機(jī)的處理速度是十分必要的。［1］

2　DVB-RCS衛(wèi)星通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信令設(shè)計(jì)

DVB-RCS是針對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展需求所制定的一套結(jié)合DVB廣播業(yè)務(wù)與多頻-時(shí)分多址（MF-TDMA）多點(diǎn)回傳的基于交互式應(yīng)用而定義的下一代衛(wèi)星通信網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)［2］［3］。其關(guān)鍵技術(shù)MFTDMA的優(yōu)勢(shì)在于，載波頻率和分配帶寬都可以靈活適應(yīng)多變的多媒體傳輸要求，而且時(shí)隙和突發(fā)速率都可以根據(jù)網(wǎng)控中心的要求來改變。DVB-RCS標(biāo)準(zhǔn)未指定統(tǒng)一的回傳鏈路的幀與時(shí)隙參數(shù)，一般在滿足其建議參數(shù)限的前提下根據(jù)應(yīng)用環(huán)境統(tǒng)一設(shè)計(jì)。RCST網(wǎng)絡(luò)信令流圖如圖1所示。

（1）初始同步。終端定位前向鏈路并獲取網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘參考（NCR）、衛(wèi)星位置表（SPT）、超幀組成表（SCT）、幀組成表（FCT）、時(shí)隙組成表（TCT）等前向廣播信令。終端開機(jī)初始化時(shí)首先分析網(wǎng)絡(luò)信息表（NIT），獲取包含RMT（RCS映射表）的前向鏈路傳輸流的位置參數(shù)，然后分析傳輸流中的節(jié)目關(guān)聯(lián)表（PAT）和節(jié)目映射表（PMT），找到攜帶RMT的包標(biāo)識(shí)（PID），進(jìn)而找到并分析RMT獲取這些前向信令。

（2）登陸?；貍麈溌沸l(wèi)星終端（RCST）在CSC時(shí)隙用Slotted-Aloha隨機(jī)接入發(fā)送一個(gè)登陸請(qǐng)求。此請(qǐng)求包含RCST MAC地址并指示終端能力。如果既定的時(shí)間內(nèi)NCC無回復(fù)，RCST將認(rèn)為多并發(fā)請(qǐng)求發(fā)生碰撞，將在最大隨機(jī)時(shí)間后重試；如果NCC正確接收到終端請(qǐng)求則處理該請(qǐng)求并用一個(gè)單播終端信息消息（TIM）回復(fù)確認(rèn)。該TIM 信息中包含分配給終端的專用信令時(shí)隙，以及對(duì)終端的配置信息。

圖1　 RCST網(wǎng)絡(luò)信令流圖

（3）粗同步。終端根據(jù)配置確定發(fā)送粗同步請(qǐng)求ACQ的時(shí)間，NCC接收到后得到該終端在定時(shí)、頻率和功率上的偏差，并在校正消息描述符中反饋給終端，終端據(jù)此調(diào)整直到達(dá)到系統(tǒng)粗同步要求并進(jìn)入精確同步過程。

（4）精同步。終端在精確同步信令SYNC時(shí)隙上發(fā)送精確同步請(qǐng)求，NCC接收到后得到該終端在定時(shí)、頻率和功率上的偏差，并在校正消息描述符中反饋給終端。終端據(jù)此調(diào)整直到達(dá)到精確同步狀態(tài)，并進(jìn)入同步保持過程，允許發(fā)送數(shù)據(jù)突發(fā)。

（5）同步保持。終端在通信過程中周期性地在NCC為其分配的信道上發(fā)送同步保持請(qǐng)求。如果終端在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)接收到誤差校正信息，則對(duì)頻率、定時(shí)和功率參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并判斷誤差是否大于精確同步門限從而需要重新進(jìn)行同步；如果終端在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)沒有收到誤差校正信息，則進(jìn)行下一次同步保持過程，如果連續(xù)丟失誤差校正信息超過預(yù)定次數(shù)則認(rèn)為終端失去同步，終端必須停止發(fā)送數(shù)據(jù)突發(fā)，并重新進(jìn)行同步。

在同步保持狀態(tài)，終端與中心站還進(jìn)行無線資源的動(dòng)態(tài)申請(qǐng)與分配：對(duì)于寬帶多媒體衛(wèi)星，頻率和時(shí)隙資源的分配常以超幀為分配周期，終端需要根據(jù)當(dāng)前所有業(yè)務(wù)的帶寬需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)的無線資源申請(qǐng)，NCC則根據(jù)終端的申請(qǐng)進(jìn)行無線資源的分配。頻帶按需分配（BoD）的中心思想就是在盡量小的傳輸時(shí)延條件下，根據(jù)用戶帶寬需求分配衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器資源來高效率地支持各種應(yīng)用，尤其是基于TCP/IP協(xié)議的應(yīng)用。已有的BoD協(xié)議大多基于DAMA（Demand AssignedMultiple Access）或自由分配（Round Robin）原理，DAMA協(xié)議保證信道高利用率，自由分配協(xié)議減少傳輸時(shí)延。

3　結(jié)語(yǔ)

本文在對(duì)D V B-R C S協(xié)議進(jìn)行解析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)分析了DVB-RCS衛(wèi)星通信系統(tǒng)的終端網(wǎng)絡(luò)信令。本文所設(shè)計(jì)的終端網(wǎng)絡(luò)信令流程可以作為實(shí)際終端入網(wǎng)同步技術(shù)的有益參考，設(shè)計(jì)內(nèi)容可用于IP化衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中終端與中心站之間交互式的業(yè)務(wù)請(qǐng)求。

［1］陳相登，雷菁，劉偉.DVB-RCS協(xié)議研究.中國(guó)有線電視，2012年第11期.

［2］ETSI EN 301 790： "Digital Video Broadcasting （DVB）； Interaction channel for Satellite Distribution Systems"， 2009.

［3］ETSI TR 101 790： "Digital Video Broadcasting （DVB）； Interaction channel for Satellite Distribution Systems； Guidelines for the use of EN 301 790"， 2009.