下一代衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)分析

鄧心繹

（成都石室中學(xué)（北湖校區(qū)） 四川成都 610052）

下一代衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)分析

鄧心繹

（成都石室中學(xué)（北湖校區(qū)） 四川成都 610052）

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展可以有效解決傳統(tǒng)Internet中存在的問(wèn)題，為用戶提供寬帶多媒體數(shù)據(jù)、個(gè)人移動(dòng)通信以及互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)?？v觀現(xiàn)階段的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，還存在成本偏高、寬帶利用率低的問(wèn)題，無(wú)法滿足用戶的需求，研發(fā)下一代衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)是解決這一問(wèn)題的有效手段。本文主要針對(duì)下一代衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)展開分析。

下一代衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)；關(guān)鍵技術(shù)；分析

引言

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展給我們的生活帶來(lái)了更多的便利，目前，全世界都將衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)作為研究熱點(diǎn)，許多學(xué)者和研究機(jī)構(gòu)都在針對(duì)這一技術(shù)進(jìn)行著深入研究，今后的網(wǎng)絡(luò)將會(huì)朝著IP網(wǎng)絡(luò)的方向發(fā)展，可以無(wú)縫實(shí)現(xiàn)各種接入方式。新一代衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)將以IP為核心，和地面互聯(lián)網(wǎng)無(wú)縫對(duì)接，可以實(shí)現(xiàn)天空地面一體化發(fā)展。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)并不是簡(jiǎn)單地將地面網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用于衛(wèi)星中，需要對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，其核心技術(shù)包括路由策略、傳輸協(xié)議、移動(dòng)性管理等等。

1 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中的不足

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)技術(shù)作為一種新生事物，不可避免的存在著一些不足，主要體現(xiàn)在三方面：①路由策略的局限性。②衛(wèi)星鏈路的信號(hào)減弱、高誤碼率，不能滿足用戶的需求。③自適應(yīng)移動(dòng)管理機(jī)制欠缺。此外，每一個(gè)衛(wèi)星都是獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)有的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之間缺乏可擴(kuò)展性與兼容性，無(wú)法像傳統(tǒng)地面網(wǎng)絡(luò)一樣，將所有的服務(wù)融合到其中，現(xiàn)階段的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)多是由造價(jià)高昂的專利設(shè)備來(lái)構(gòu)成，鏈路采用的也是不同于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的算法，系統(tǒng)之間缺乏可擴(kuò)展性，這也是需要重點(diǎn)解決的問(wèn)題。

2 衛(wèi)星網(wǎng)路技術(shù)研究重點(diǎn)

衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究人員針對(duì)現(xiàn)有的技術(shù)，通過(guò)多渠道來(lái)開發(fā)各種資源，融入新型技術(shù)，在這一方面取得了巨大的進(jìn)展：

2.1 路由策略的研究

在眾多的衛(wèi)星系統(tǒng)鏈接中既有動(dòng)態(tài)鏈接又有靜態(tài)鏈接，由于動(dòng)態(tài)鏈接和靜態(tài)鏈接同時(shí)存在，因此，鏈路狀態(tài)信息也隨之發(fā)生著變化。同時(shí)，衛(wèi)星周圍的環(huán)境中還存在著宇宙空間背景噪音，干擾著鏈路中的信息，而衛(wèi)星接收與處理信息的能力以及儲(chǔ)存能力還存在一定的局限性，這些因素給當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)路由的研究帶來(lái)了一系列的困難。雖然現(xiàn)在針對(duì)網(wǎng)絡(luò)路由策略的研究不少，但大多是結(jié)合衛(wèi)星網(wǎng)路的某一個(gè)方面特性展開的，缺乏深入性的研究，而要進(jìn)行更全面的研究，還需要獲取更多的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。

2.2 傳輸協(xié)議的研究

衛(wèi)星鏈路中的信息與地面鏈路中的信息存在著很大的差異，地面上性能良好的TCP協(xié)議，在應(yīng)用在衛(wèi)星中時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)各種各樣的問(wèn)題，因此，地面?zhèn)鹘y(tǒng)的TCP/IP協(xié)議是不能生硬地應(yīng)用到衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中去的，這就需要研究者們以地面Internet傳輸控制協(xié)議為基礎(chǔ)，針對(duì)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)對(duì)傳輸協(xié)議進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。目前諸多的衛(wèi)星網(wǎng)路傳輸控制協(xié)議中，比較合理的是XTP協(xié)議，這是針對(duì)目前衛(wèi)星網(wǎng)路中存在的主要問(wèn)題來(lái)設(shè)計(jì)的，具有很好的靈活性和實(shí)用性。

2.3 移動(dòng)性管理研究

衛(wèi)星與地面鏈路切換的時(shí)候，地星連接點(diǎn)衛(wèi)星需要重新選擇，并重新計(jì)算衛(wèi)星通信網(wǎng)路拓?fù)浜吐酚桑亟ㄐl(wèi)星地面鏈路和星間路由，快速連接中斷的通訊信號(hào)。迅速及時(shí)的切換可以減少切換過(guò)程給地面帶來(lái)的影響。目前較常見的切換策略有MIPv6、FMIPv6、HMIPv6、SIGMA，這些切換策略教以前有很大的進(jìn)步，但仍然各自存在著局限性，在未來(lái)階段下，需要加強(qiáng)研究，將集中策略的優(yōu)勢(shì)集合起來(lái)，提升其綜合性能。

2.4 負(fù)載均衡路由研究

人口密度不同的地區(qū)對(duì)于流量動(dòng)態(tài)變化是不同的，針對(duì)這一問(wèn)題，學(xué)界展開了深入的研究，有學(xué)者提出可以用流量偏差算法來(lái)搜集網(wǎng)絡(luò)信息，利用中央節(jié)點(diǎn)執(zhí)行FD算法來(lái)減少傳播延時(shí)問(wèn)題的產(chǎn)生。還有學(xué)者提出了分布式負(fù)載感知路由（distributed load-aware routing，DLAR）協(xié)議，采用分布式的方法處理復(fù)雜的衛(wèi)星系統(tǒng)，并同時(shí)提供了一個(gè)逐跳機(jī)制分離流量負(fù)荷，以解決近極地地區(qū)發(fā)生的流量擁塞問(wèn)題。

3 衛(wèi)星網(wǎng)路技術(shù)今后發(fā)展方向

世界各國(guó)如美國(guó)、日本等國(guó)家，對(duì)于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究工作非常重視，為此，政府對(duì)網(wǎng)絡(luò)事業(yè)的發(fā)展投入了大量的經(jīng)費(fèi)，這些經(jīng)驗(yàn)都值得我們?nèi)W(xué)習(xí)。在未來(lái)階段下，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究者需要解決多學(xué)科視角拓展、研究方法規(guī)范、研究成果轉(zhuǎn)化等重要的問(wèn)題，進(jìn)一步完善現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，在已有的技術(shù)基礎(chǔ)上，借助衛(wèi)星實(shí)驗(yàn)中的數(shù)據(jù)，構(gòu)建出科學(xué)合理的研究方法?！笆卤赜蟹ǎ缓罂沙伞?，科學(xué)研究不僅需要科學(xué)的方法論作為指導(dǎo)原則，還要有創(chuàng)造性和預(yù)見性，更需要明確今后的發(fā)展方向，概括而言，主要包括兩個(gè)方面：①研究經(jīng)濟(jì)適用的QoS路由。新一代衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的研究核心問(wèn)題是路由策略，目前的路由解決了特定條件下的問(wèn)題，不具備通用的性能，設(shè)計(jì)出更實(shí)用更有效的路由是研究中必不可少的內(nèi)容。②公平性端到端QoS保障技術(shù)。現(xiàn)有的技術(shù)不能滿足從端到端之間的公平性，要解決這一問(wèn)題，需要設(shè)計(jì)出高效、公平的保障技術(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)給人們的生產(chǎn)、生活帶來(lái)了很多的便利，人們對(duì)網(wǎng)絡(luò)的需求也越來(lái)越高。新一代衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)是當(dāng)今研究的熱點(diǎn)，各研究單位和研究人員經(jīng)過(guò)了不斷的努力，已經(jīng)取得初步成果，但是，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的研究還處于初級(jí)階段，目前的研究多集中在多播-路由、QoS路由的研究上，雖然已經(jīng)解決了一系列的問(wèn)題，但是離大范圍的推廣和應(yīng)用還存在差異，因此，需要根據(jù)衛(wèi)星拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)以及移動(dòng)性變化來(lái)研發(fā)新型技術(shù)，不斷提升衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的綜合水平。

[1]王京林，晏堅(jiān)，曹志剛.衛(wèi)星星座網(wǎng)絡(luò)中SIGMA與MIPv6移動(dòng)性管理協(xié)議[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2010（05）.

[2]李德仁，龔健雅，邵振峰.從數(shù)字地球到智慧地球[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（信息科學(xué)版），2010（02）.

P209

A

1004-7344（2016）29-0249-01

?星網(wǎng)絡(luò)QoS路由協(xié)議及其優(yōu)化理論研究[D].清華大學(xué)，2007.

2016-9-23