衛(wèi)星通信的背景
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衛(wèi)星通信的背景范文第1篇
空間對抗環(huán)境下美國軍事衛(wèi)星通信面臨三類威脅
《報告》認(rèn)為，美軍全球力量投送嚴(yán)重依賴空間系統(tǒng)，導(dǎo)致美國的潛在對手在發(fā)展“反介入/區(qū)域拒止”作戰(zhàn)能力時，將空間對抗能力作為重點。因此美國構(gòu)建下一代軍事衛(wèi)星通信體系時，首先應(yīng)考慮軍事衛(wèi)星通信體系適應(yīng)日趨激烈的空間對抗環(huán)境的問題。
《報告》分析了美國軍事衛(wèi)星通信體系面臨的三類威脅：一是物理攻擊，包括利用動能和定向能武器擊毀美軍衛(wèi)星、利用多種手段打擊衛(wèi)星地面站等；二是電子攻擊，主要是利用干擾機(jī)對美軍通信衛(wèi)星的上行和下行鏈路進(jìn)行干擾；三是網(wǎng)電攻擊，包括截獲、篡改衛(wèi)星數(shù)據(jù)，以及通過惡意手段控制美軍的衛(wèi)星、衛(wèi)星地面站以及用戶終端等。
《報告》認(rèn)為，敵方使用隱蔽攻擊手段的可能性更大，電子攻擊將是最常用的手段。由于技術(shù)要求高、發(fā)射陣地易被美國發(fā)現(xiàn)并遭受反擊等原因，動能反衛(wèi)武器使用的可能性較小。況且，動用動能反衛(wèi)武器意味著沖突劇烈升級，將導(dǎo)致其他國家空間資產(chǎn)的嚴(yán)重?fù)p失。
可供選擇的技術(shù)手段
報告認(rèn)為，保護(hù)美國軍事衛(wèi)星有一系列技術(shù)手段可供選擇：
一是提高美國軍事衛(wèi)星通信體系的防御能力。防御能力包括被動防御能力和主動防御能力。被動防御用于保證軍事衛(wèi)星通信體系在敵方攻擊下維持生存并持續(xù)提供通信服務(wù)，具體手段包括：跳頻擴(kuò)譜、天線開槽/調(diào)零、星上信號解調(diào)/解碼、數(shù)據(jù)交織/加密、建立星際鏈路，以及提高衛(wèi)星抗電磁脈沖和地面站抗打擊能力等。主動防御旨在攔截并破壞敵方的攻擊行動，具體手段包括：利用衛(wèi)星上的動能或非動能武器，攔截敵方反衛(wèi)武器；在太空部署專門的護(hù)衛(wèi)衛(wèi)星，保護(hù)己方衛(wèi)星；提高己方衛(wèi)星的機(jī)動能力，以躲避反衛(wèi)武器攻擊；使用常規(guī)武器由地面打擊敵方反衛(wèi)武器等。
二是增大敵方破壞美國軍事衛(wèi)星通信體系的難度。具體包括：①將一個衛(wèi)星星座具備的任務(wù)能力分解到更多衛(wèi)星上，使多項軍事任務(wù)不依賴于一個衛(wèi)星星座；②將衛(wèi)星有效載荷分散到更多的衛(wèi)星上；③在軌備份衛(wèi)星，增加星座中的衛(wèi)星數(shù)量。這些手段使每顆衛(wèi)星只承擔(dān)整個體系的一小部分任務(wù)，因此即便某顆衛(wèi)星遭到攻擊，對體系整體能力的影響有限。
三是儲備備用的軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)。包括：①儲備衛(wèi)星有效載荷，需要時搭載在其他軍用、商用甚至他國的衛(wèi)星平臺上快速發(fā)射；②儲備完整衛(wèi)星，需要時快速發(fā)射；③儲備機(jī)動型衛(wèi)星地面站和衛(wèi)星地面控制設(shè)施，必要時替換受損設(shè)施。
四是使用其他通信裝備替代軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)。可供選用的替代裝備包括商業(yè)通信衛(wèi)星、機(jī)載通信裝備、地基無線電通信設(shè)施等。另外，還可通過改進(jìn)武器系統(tǒng)，縮減其衛(wèi)星通信需求，進(jìn)而減小對軍事衛(wèi)星通信系統(tǒng)的依賴，緩解系統(tǒng)遭攻擊后對美軍作戰(zhàn)的影響。
美軍應(yīng)根據(jù)作戰(zhàn)需求選擇適用的衛(wèi)星通信防護(hù)手段
《報告》認(rèn)為，在美國國防預(yù)算削減的情況下，上述手段不可能同步發(fā)展。對不同的軍事衛(wèi)星通信用戶而言，由于作戰(zhàn)需求不同，優(yōu)先采取上述何種技術(shù)手段也會有所差異。
《報告》以美軍在太平洋地區(qū)應(yīng)對敵方“反介入/區(qū)域拒止”作戰(zhàn)為背景，針對“全球監(jiān)視與打擊”、“特種作戰(zhàn)”、“戰(zhàn)略部隊作戰(zhàn)”三大優(yōu)先任務(wù)對軍事衛(wèi)星通信的要求，分析提出了下一代軍事通信衛(wèi)星體系優(yōu)先采取的防護(hù)手段：一是通過提高防御尤其是被動防御能力，應(yīng)對電子和網(wǎng)電攻擊；二是通過衛(wèi)星任務(wù)能力分散配置、衛(wèi)星有效載荷分散部署以及在軌備份衛(wèi)星等，應(yīng)對敵方物理攻擊。
未來美國軍事衛(wèi)星通信體系應(yīng)采用三級防護(hù)架構(gòu)
《報告》對美國下一代軍事通信衛(wèi)星體系的構(gòu)建提出了6條建議。其中最核心的建議是將美國軍事衛(wèi)星通信體系由目前的兩級防護(hù)架構(gòu)（“有防護(hù)”和“無防護(hù)”通信衛(wèi)星系統(tǒng)），調(diào)整為三級防護(hù)架構(gòu)（“高級防護(hù)”、“中級防護(hù)”和“低級防護(hù)”通信衛(wèi)星系統(tǒng)）。
高級防護(hù)系統(tǒng)供戰(zhàn)略層級用戶（導(dǎo)彈預(yù)警、核指揮控制、總統(tǒng)語音通信等）使用，主要由當(dāng)前有防護(hù)的通信衛(wèi)星系統(tǒng)（“軍事星”、“先進(jìn)極高頻”衛(wèi)星等）構(gòu)成；中級防護(hù)系統(tǒng)供戰(zhàn)術(shù)層級用戶使用，防護(hù)水平略低于高級防護(hù)系統(tǒng)，其建設(shè)所需資源考慮從現(xiàn)有的無防護(hù)通信衛(wèi)星系統(tǒng)項目（“寬帶全球衛(wèi)星通信”、“移動用戶目標(biāo)系統(tǒng)”以及商業(yè)衛(wèi)星租用項目等）中抽取；低級防護(hù)系統(tǒng)供不重要的用戶使用，主要通過從商業(yè)部門采購衛(wèi)星通信服務(wù)的方式獲取，無需軍方自行建設(shè)整個系統(tǒng)。《報告》認(rèn)為，軍事衛(wèi)星通信體系架構(gòu)調(diào)整后，將利于以更低的成本，讓更多的軍事衛(wèi)星通信得到適當(dāng)防護(hù)。
《報告》提出的另外5條建議分別是：①邀請日本、澳大利亞和韓國等，與美國合作建立太平洋地區(qū)的中級防護(hù)通信衛(wèi)星系統(tǒng)。如能照此實施，伙伴國在分擔(dān)支出的同時，還可相應(yīng)共享衛(wèi)星系統(tǒng)。雖然這么做要解決政治和衛(wèi)星操控問題，但也會使?jié)撛跀橙嗽谥贫ù驌羧魏问鼙Ｗo(hù)衛(wèi)星或搭載的受保護(hù)載荷的計劃時變得更為謹(jǐn)慎。②通過提高美軍打擊敵方反衛(wèi)武器發(fā)射陣地的能力、吸引更多伙伴參與美國軍事空間項目、利用他國衛(wèi)星搭載美軍載荷等措施，增大敵方動能反衛(wèi)武器的使用成本和風(fēng)險，迫使其轉(zhuǎn)向發(fā)展電子和網(wǎng)電攻擊等美軍相對易于應(yīng)對的手段。③盡可能利用現(xiàn)有項目填補(bǔ)美軍衛(wèi)星通信能力缺口。④適當(dāng)引入競爭，降低采辦成本和風(fēng)險。對于那些不需要進(jìn)行新開發(fā)、同時不止一家合同商已生產(chǎn)出所需產(chǎn)品的情況，引入競爭模式將有利于削減費用、提升性能和實現(xiàn)創(chuàng)新。對于那些只有一家合同商競標(biāo)的產(chǎn)品，再人為引入競爭模式，讓另一家合同商為此進(jìn)行額外的開發(fā)或開啟額外的生產(chǎn)線，無疑會對政府造成更多的資金浪費。⑤由一個軍種統(tǒng)管軍事衛(wèi)星通信項目，實現(xiàn)衛(wèi)星、地面控制設(shè)施和用戶終端的同步發(fā)展，避免衛(wèi)星已經(jīng)發(fā)射但用戶終端部署滯后等問題。
“先進(jìn)極高頻”（AEHF）-2衛(wèi)星。
衛(wèi)星通信的背景范文第2篇
關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信 本科教學(xué) 教學(xué)改革 Matlab軟件仿真平臺
中圖分類號：TN927 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）11（a）-0141-02
Research of Undergraduate Teaching Reform for Satellite Communication Course
Hong Tao
（College of Telecommunications & Information Engineering， Nanjing University of Posts and Telecommunications， Nanjing JiangSu 210003， China）
Abstract：With the development of satellite communication technique and requirement of technical personnel for our country，the problem of cultivating satellite communication talents has been a challenge for chinese universities.In this paper，we focus on the classroom teaching method，experimental hardware and software platform，and course examination method for satellite communication course according to the problem of practical teching.It is proved that teching reform had a better performance of this paper.
Key Words：Satellite communication;Undergraduate Teaching;Teching reform
衛(wèi)星通信是指利用衛(wèi)星作為中繼站實現(xiàn)兩個或多個地球站之間的信息交換的無線通信技術(shù)，綜合了通信技術(shù)、計算機(jī)計算和航空航天技術(shù)的交叉學(xué)科[1-2]。近年來衛(wèi)星通信技術(shù)不斷革新，例如中低軌道的移動衛(wèi)星通信系統(tǒng)等都受到了人們廣泛的關(guān)注。我國的衛(wèi)星通信技術(shù)相比與美國等發(fā)達(dá)國家還存在一定的差距，如何培養(yǎng)我國的衛(wèi)星通信專業(yè)技術(shù)人才是當(dāng)今我國高校教育中面臨的一項挑戰(zhàn)[3-4]。
在南京郵電大學(xué)本科生培養(yǎng)計劃中《衛(wèi)星通信》課程是作為大四學(xué)生專業(yè)限選課程。設(shè)置這門課程的目的是在《通信原理》等專業(yè)課的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)級的幫助學(xué)生鞏固已經(jīng)學(xué)習(xí)的通信基礎(chǔ)知識、掌握通信基礎(chǔ)理論在實際的無線通信系統(tǒng)中的應(yīng)用、以及衛(wèi)星通信的組網(wǎng)技術(shù)。課程總共分為5個部分的內(nèi)容在教學(xué)計劃中安排了32個學(xué)時和8個實驗學(xué)時，考察方式為閉卷考試結(jié)合試驗成績。在其他高校衛(wèi)星通信課程教師的教學(xué)經(jīng)驗[5-6]和筆者幾年的教學(xué)過程中，總結(jié)了如下幾點在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)的問題：（1）本課程屬于專業(yè)限選課程，講授內(nèi)容是建立在《通信原理》等基礎(chǔ)必修課程的基礎(chǔ)上的，學(xué)生對于無線通信基礎(chǔ)知識掌握存在較大的差異，導(dǎo)致講授過程中學(xué)生對于知識點的理解存在較大差異，課堂教學(xué)效果不能達(dá)到預(yù)定的目標(biāo);（2）大四學(xué)生面臨畢業(yè)的壓力，注意力主要放在的考研、找工作等方面，學(xué)生對于衛(wèi)星通信技術(shù)學(xué)生的興趣和學(xué)習(xí)效率普遍很低;（3）傳統(tǒng)的教師課堂講授的方式枯燥，加上衛(wèi)星通信系統(tǒng)知識點的分散和抽象，使得學(xué)生課上對于知識點理解效率低下，課后更沒有時間回顧課程的內(nèi)容;（4）考試前學(xué)生只是結(jié)合前幾年的考試試卷采用死記硬背的備考方式，根本不理解知識點的含義，導(dǎo)致學(xué)生考完就不記得所學(xué)習(xí)的課程。上述的幾個方面導(dǎo)致課程的通過率逐年下降，學(xué)生選修學(xué)習(xí)這門課程的人數(shù)逐漸減少。如何提高課程的教學(xué)質(zhì)量已是《衛(wèi)星通信》課程迫切需要解決的問題。
針對上述的幾個問題，作者在教學(xué)過程中引入了以下三點的改革思路：（1）激發(fā)學(xué)習(xí)興趣，學(xué)生基礎(chǔ)存在差異，需要教師在講授過程中回顧對比無線通信的基礎(chǔ)知識點，幫助學(xué)生理解無線通信基礎(chǔ)知識在衛(wèi)星通信系統(tǒng)級平臺上的應(yīng)用。采用多媒體、拓展課程等手段激發(fā)學(xué)有余力的學(xué)生對于從事衛(wèi)星通信事業(yè)的興趣;（2）知識點講授，衛(wèi)星通信課程知識點較為分散，在講授的過程中對比其他的通信網(wǎng)絡(luò)知識點，在對比的過程中使得學(xué)生掌握衛(wèi)星通信課程中的關(guān)鍵知識點。引入Matlab軟件仿真平臺和硬件實驗平臺，使得抽象的知識點形象化;（3）課程考查方法，將傳統(tǒng)上課點名和期末考試的課程考查方法改為平時大作業(yè)、實驗成績和期末考試相結(jié)合的考查方式。
1 教學(xué)方式改革
作者認(rèn)為學(xué)生對于衛(wèi)星通信課程學(xué)習(xí)的效果關(guān)鍵在于兩個方面，一是教師的知識點講授方法;二是激發(fā)學(xué)生對于課程的學(xué)習(xí)興趣。為了做好上述的兩個方面作者從以下的三方面入手，提高衛(wèi)星通信課程的教學(xué)效果。
1.1 課堂講授方式
衛(wèi)星通信課程在無線通信體系中并不是一門孤立的課程，應(yīng)該放在整個無線通信大的背景中來講授。針對學(xué)生基礎(chǔ)知識的差異，作者在傳統(tǒng)講授方法的基礎(chǔ)上補(bǔ)充了以下的三種講授方式：（1）支撐知識點的回顧，學(xué)生在理解衛(wèi)星通信中新的知識點的時候，都需要用到無線通信中基礎(chǔ)的知識體系，講授在講授之前用適合的時間回顧下基礎(chǔ)知識點存在一定的必要性。如在講授編碼和調(diào)制技術(shù)的時候幫助學(xué)生回顧下編碼的基本概念、正交調(diào)制等基礎(chǔ)的知識點，再引申出衛(wèi)星通信中使用的LDPC碼、QAM調(diào)制技術(shù)等知識點。這樣使得基礎(chǔ)知識點較為薄弱的學(xué)生不會在課程的開始階段就失去學(xué)習(xí)的興趣，進(jìn)而惡性循環(huán);（2）聯(lián)系對比教學(xué)，衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)是適用于衛(wèi)星通信鏈路的網(wǎng)絡(luò)體系，與傳統(tǒng)的地面移動通信網(wǎng)絡(luò)是存在一定的差異的。課程講授過程中引入這些差異性講授有助于學(xué)生更深刻的理解衛(wèi)星通信的知識點。在這種上下聯(lián)系，左右對比的教學(xué)環(huán)境中使得學(xué)生在原有的知識體系中引申出衛(wèi)星通信的知識點;（3）拓展性課程，對于學(xué)有余力的學(xué)生，課堂時間中教師講授的有限知識點并不能滿足學(xué)生對于衛(wèi)星通信系統(tǒng)的理解，需要激發(fā)學(xué)生對于衛(wèi)星通信技術(shù)的學(xué)習(xí)興趣，使得他們利用課余的時間利用圖書館、實驗室等資源更好的學(xué)習(xí)衛(wèi)星通信的知識。作者在課程中適當(dāng)?shù)募尤肓艘恍┩卣拐n程的教學(xué)方式激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情，如在課程講授中加入美國的探月工程和中國的嫦娥工程等視屏結(jié)合PPT的方式激發(fā)學(xué)生從事我國的衛(wèi)星通信事業(yè)。
1.2 Matlab軟件仿真平臺和硬件實驗平臺
衛(wèi)星通信課程是一門需要軟硬件結(jié)合教學(xué)的學(xué)科，教學(xué)過程中需要提高學(xué)生自主的軟硬件動手能力。由于學(xué)校硬件實驗平臺受資金等方面的局限，學(xué)生的動手能力并不能得到很好的鍛煉，這就要求教師在教學(xué)過程中也需要培養(yǎng)學(xué)生的動手能力。作者在平時的教學(xué)課程中基于Matlab仿真平臺以大作業(yè)的形式布置一定的軟件仿真實驗，補(bǔ)充硬件實驗平臺的不足。布置這種探索性的大作業(yè)可以激發(fā)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的熱情，更好的理解學(xué)習(xí)的知識點，如在衛(wèi)星通信VSAT網(wǎng)絡(luò)中對于歐蘭B公式的理解，作者布置了相關(guān)的Matlab編程大作業(yè)，學(xué)生在課程考試中對于這個知識點的掌握情況就很好，說明布置的大作業(yè)對于學(xué)生知識點的理解起到了一定的積極效果。在實驗室的硬件實驗中增加學(xué)生自主的動手實驗內(nèi)容，增加學(xué)生對于學(xué)科的感性認(rèn)識，通過學(xué)生自主動手對于這些系統(tǒng)安裝調(diào)試，提高學(xué)生的動手能力，在學(xué)習(xí)的同時激發(fā)他們課程實踐的興趣。
1.3 課程的考查方式
南京郵電大學(xué)衛(wèi)星通信課程傳統(tǒng)的考查方式是實驗成績占總成績的30%，閉卷考試成績占總成績的70%的考查方式。作者在教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)這種考查方式并不能很好的反應(yīng)學(xué)生的學(xué)習(xí)效果。課程結(jié)束后學(xué)生大多結(jié)合往年的考試試卷，采用死記硬背的方式通過考試，考完后就不記得所學(xué)的知識點。作者在實際的教學(xué)過程中采用平時Matlab大作業(yè)占總成績的30%、硬件實驗成績占總成績的20%和課程結(jié)束考試占總成績的50%的考查方式。在軟硬件實驗中強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生利用學(xué)校的圖書館和實驗室的查資料學(xué)習(xí)和動手等能力。考試試卷中降低概念性試題的比例，適當(dāng)提高探索性問題的比重，如在星站距和俯仰角知識點的考查中，在試卷中直接給出基本的計算公式，不需要學(xué)生去死記硬背計算公式，而在俯仰角的修正過程中增加試題的靈活度，如果學(xué)生在平時的課程和Matlab大作業(yè)中深入理解計算公式的物理過程能很容易的解答試題，而平時Matlab大作業(yè)不認(rèn)真完成靠考試前死記硬背公式的學(xué)生不了解公式的物理含義很容易在修正的過程中出錯，這樣能更好的考查學(xué)生對于衛(wèi)星通信知識點的掌握情況。作者通過兩個學(xué)年的實驗，這種綜合體系的考查方式更能真實的反應(yīng)學(xué)生對于本課程的掌握程度。
2 結(jié)語
作者通過與學(xué)生的交流，采用上述的三種教學(xué)改革方法，可以在一定程度上激發(fā)學(xué)生對于衛(wèi)星通信課程的學(xué)習(xí)熱情，選修這門課程的人數(shù)具有一定程度的增加，學(xué)生對于知識點的掌握更為清晰，取得了一定的教學(xué)效果。該文對于衛(wèi)星通信這門課程的教學(xué)改革作了初步的研究，如何取得更好的教學(xué)效果還需要與廣大高校中衛(wèi)星通信課程教師共同探討。
參考文獻(xiàn)
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衛(wèi)星通信的背景范文第3篇
【關(guān)鍵詞】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DVB-RCS協(xié)議層次結(jié)構(gòu)復(fù)雜，終端在接收到前向信號后，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
DVB-RCS是針對衛(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-時分多址（MF-TDMA）多點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)MF-TDMA的優(yōu)勢在于，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。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)時鐘參考（NCR）、衛(wèi)星位置表（SPT）、超幀組成表（SCT）、幀組成表（FCT）、時隙組成表（TCT）等前向廣播信令。終端開機(jī)初始化時首先分析網(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（PID），進(jìn)而找到并分析RMT獲取這些前向信令。
（2）登陸。回傳鏈路衛(wèi)星終端（RCST）在CSC時隙用Slotted-Aloha隨機(jī)接入發(fā)送一個登陸請求。此請求包含RCST MAC地址并指示終端能力。如果既定的時間內(nèi)NCC無回復(fù)，RCST將認(rèn)為多并發(fā)請求發(fā)生碰撞，將在最大隨機(jī)時間后重試；如果NCC正確接收到終端請求則處理該請求并用一個單播終端信息消息（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隙，以及對終端的配置信息。
（3）粗同步。終端根據(jù)配置確定發(fā)送粗同步請求ACQ的時間，NCC接收到后得到該終端在定時、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時隙上發(fā)送精確同步請求，NCC接收到后得到該終端在定時、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)送同步保持請求。如果終端在預(yù)定的時間內(nèi)接收到誤差校正信息，則對頻率、定時和功率參數(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。
圖1 RCST網(wǎng)絡(luò)信令流圖
在同步保持狀態(tài)，終端與中心站還進(jìn)行無線資源的動態(tài)申請與分配：對于寬帶多媒體衛(wèi)星，頻率和時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)行動態(tài)的無線資源申請，NCC則根據(jù)終端的申請進(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)議減少傳輸時延。
3 結(jié)語
本文在對DVB-RCS協(xié)議進(jìn)行解析的基礎(chǔ)上，設(shè)計分析了DVB-RCS衛(wèi)星通信系統(tǒng)的終端網(wǎng)絡(luò)信令。本文所設(shè)計的終端網(wǎng)絡(luò)信令流程可以作為實際終端入網(wǎng)同步技術(shù)的有益參考，設(shè)計內(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)請求。
參考文獻(xiàn)：
[1] 陳相登，雷菁，劉偉.DVB-RCS協(xié)議研究.中國有線電視，2012年第11期.
衛(wèi)星通信的背景范文第4篇
衛(wèi)星通信具有廣播、多播和覆蓋面廣等天然特性，在一般通信方式難于實現(xiàn)或地形不利信號傳輸?shù)那闆r下，衛(wèi)星通信是首選的通信工具。隨著新軍革的推進(jìn)和空間技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星通信在國防、航天等諸多領(lǐng)域也必將發(fā)揮著越來越重要的作用。衛(wèi)星IP網(wǎng)絡(luò)吸收采納IP技術(shù)，可以更有效地提供數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)和提高衛(wèi)星信道利用率，降低衛(wèi)星通信成本[1]。
本文簡要分析了衛(wèi)星信道的特點及引起TCP/IP協(xié)議性能下降的原因，討論了TCP/IP協(xié)議在衛(wèi)星通信網(wǎng)的應(yīng)用以及存在的問題，探討了相關(guān)問題的改進(jìn)方案，最后給出了IP技術(shù)在衛(wèi)星通信中的發(fā)展趨勢。
1IP技術(shù)在衛(wèi)星通信應(yīng)用中的問題及改進(jìn)方案
IP網(wǎng)絡(luò)的傳輸特性有助于降低業(yè)務(wù)成本，在大眾消費市場上使用衛(wèi)星IP網(wǎng)絡(luò)可以與地面通信方式競爭。鑒于衛(wèi)星和IP的廣播特性、TCP/IP的健壯性以及Inter-net業(yè)務(wù)的普遍性，TCP成為了衛(wèi)星通信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的首選傳輸層協(xié)議。但是，衛(wèi)星信道某些性能的局限性也隨著因特網(wǎng)的膨脹和擁塞控制技術(shù)的引入逐漸顯露。
1.1衛(wèi)星鏈路對TCP/IP協(xié)議的影響
衛(wèi)星系統(tǒng)遠(yuǎn)距離、高頻率的工作條件對天氣等環(huán)境因素敏感，衛(wèi)星信道具有其固有特性[2]。影響TCP協(xié)議傳輸性能的主要因素有長時延、高誤碼率和信道不對稱這三個方面。
(1)長時延。衛(wèi)星鏈路的傳播延時很長(靜止軌道衛(wèi)星在270ms以上)，而衛(wèi)星通信的速率通常是很高的(幾兆比特每秒)。TCP協(xié)議限制了擁塞窗口最大為64Kbyte，可以得到最大吞吐率為：(64K×8)/500=1.024Mbps為提高吞吐率，必須對接收緩存窗口進(jìn)行修改。與此同時，發(fā)送方在連接開始時根據(jù)接收到的確認(rèn)的數(shù)量增大擁塞窗口，經(jīng)過數(shù)個往返時間周期才能增長至最大窗口大小，也會使得傳播時延更長。
(2)高誤碼率。在因特網(wǎng)中，衛(wèi)星鏈路比地面鏈路的誤碼率(BER)更高。現(xiàn)有衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器誤碼率大約為10-4~10-6。然而，TCP成功傳輸所需要的BER是10-8量級或更低。由于衛(wèi)星鏈路TCP無法區(qū)分擁塞丟失還是鏈路惡化丟失，會誤認(rèn)為出現(xiàn)了擁塞故障，并自動采取擁塞控制，TCP協(xié)議會自動減小滑動窗口尺寸，引起吞吐量降低。此外，由誤碼引起的確認(rèn)信息ACK分組丟失也會使吞吐量進(jìn)一步惡化。
(3)信道不對稱。絕大多數(shù)的衛(wèi)星鏈路帶寬配置是不對稱的，其中下行鏈路的帶寬遠(yuǎn)大于上行鏈路。采用速度較慢的上行信道可使接收機(jī)的設(shè)計更經(jīng)濟(jì)且節(jié)省了寶貴的衛(wèi)星帶寬，但非對稱配置對TCP性能有顯著的影響，系統(tǒng)吞吐率隨不對稱的增加呈指數(shù)減小。通過分析可以看出，衛(wèi)星鏈路的長時延、高誤碼率和信道不對稱特點對原始TCP/IP協(xié)議有很大的影響，引起了數(shù)據(jù)傳輸速率、帶寬利用率，以及數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性等問題，必然會對原來適用于地面網(wǎng)絡(luò)的TCP/IP協(xié)議提出許多新要求。
1.2衛(wèi)星鏈路中TCP/IP協(xié)議的改進(jìn)方案
由于衛(wèi)星鏈路特性的影響，傳統(tǒng)應(yīng)用于Internet的TCP擁塞控制策略在衛(wèi)星鏈路上進(jìn)行TCP數(shù)據(jù)包傳輸時不能充分利用網(wǎng)絡(luò)的吞吐量，降低了網(wǎng)絡(luò)效率，不利于衛(wèi)星IP網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。因此，有必要引進(jìn)增強(qiáng)TCP機(jī)制及其他技術(shù)以改進(jìn)衛(wèi)星IP網(wǎng)絡(luò)的性能[3]。現(xiàn)有的解決方案可主要分為兩大類：
(1)在協(xié)議上改進(jìn)。此類方法有幀結(jié)構(gòu)改進(jìn)、選擇性ARQ、慢啟動(如表1所示)、延遲ACK、選擇性ACK等。Internet工程任務(wù)組(IETF)已提出了一些擴(kuò)展建議，如RFC1323，克服長時延、高信道容量下的TCP瓶頸；RFC581、RFC52001則為了克服衛(wèi)星通信信道容量的非對稱性及性能起伏，動態(tài)實現(xiàn)信道的有效利用；RFC2018(SACK-SelectiveAcknowledgement)克服了長時延、大窗口、高誤碼情況下的效率下降。此外，人們可以選擇各種差錯控制方法來滿足衛(wèi)星鏈路誤碼率的要求，F(xiàn)EC(前向糾錯)和ARQ(自動請求重發(fā))是兩個主要的差錯控制方法。FEC可以選擇卷積編碼和級聯(lián)編碼，還可以同時采用比特交織技術(shù)減小突發(fā)錯誤的影響。
(2)從衛(wèi)星出發(fā)。其一是TCPSpoofing技術(shù)，即協(xié)議欺騙技術(shù)；其二是TCPSplitting方案，通過協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)將TCP連接完全分開，用適合于衛(wèi)星環(huán)境的專有協(xié)議來取代衛(wèi)星連接段上的TCP，同時保持地面段的TCP連接，如圖1所示。在這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，客戶端和服務(wù)器端都不需要進(jìn)行任何修改，可以繼續(xù)使用原來的TCP協(xié)議。該網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的協(xié)議棧模型如圖2所示，在圖2中我們可以看到，專有協(xié)議與標(biāo)準(zhǔn)TCP協(xié)議在棧中的對等位置，通過這樣設(shè)計首先可以將衛(wèi)星鏈路的特性隔離在有線鏈路之外，實現(xiàn)對TCP性能的改善；其次，對應(yīng)用完全透明，用戶主機(jī)上的TCP/IP協(xié)議棧和應(yīng)用不需要針對協(xié)議網(wǎng)關(guān)進(jìn)行任何額外的開發(fā)工作。
2IP技術(shù)在衛(wèi)星通信中的發(fā)展趨勢
近年來，IP和多媒體技術(shù)在衛(wèi)星中的應(yīng)用已成為一個研究熱點。衛(wèi)星IP網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)研究包括支持IP的衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)；支持IP運行的網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議、Internet規(guī)定協(xié)議和傳輸層協(xié)議的衛(wèi)星鏈路需求；支持IP運行的話音、視頻、可視電話和文件傳輸?shù)男l(wèi)星鏈路性能；IP增強(qiáng)衛(wèi)星鏈路或高級協(xié)議性能的可改善要求；使用IP專用和加密協(xié)議對衛(wèi)星鏈路的影響等。衛(wèi)星IP網(wǎng)絡(luò)是地面IP技術(shù)在衛(wèi)星通信領(lǐng)域內(nèi)的演變和應(yīng)用，它作為適應(yīng)衛(wèi)星分組業(yè)務(wù)和降低系統(tǒng)復(fù)雜性的一種嘗試，目的在于廉價為用戶提供滿意的大流量分組數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)[4]。
具體的一些研究方向包括：
(1)提供基于LAN的IP互連。基于LAN的IP采用在發(fā)展中的Ipv6和RSVP，可以支持QoS量級不斷變化的實時業(yè)務(wù)，采用沿業(yè)務(wù)流路徑在中轉(zhuǎn)路由器中保留資源的方法。這就要求星上的動態(tài)容量分配(DCA)必須與IP層的QoS相配合，并控制端到端的無線LAN的QoS。
(2)適應(yīng)衛(wèi)星IP業(yè)務(wù)的MAC層協(xié)議。近年來，為適應(yīng)不同應(yīng)用環(huán)境的要求，人們提出了一系列改進(jìn)的MAC層協(xié)議，但都不具備通用性。在此，我們只考慮適合衛(wèi)星鏈路的MAC層協(xié)議。其設(shè)計目標(biāo)是實現(xiàn)高信道流量、低傳輸時延、信道穩(wěn)定性、協(xié)議可實現(xiàn)性、信道重構(gòu)性和控制算法的低復(fù)雜度。衛(wèi)星和地面鏈路的傳輸時延不同，所以一些MAC協(xié)議被排除在外(如LAN和WAN的MAC層協(xié)議)或重新評估。此外，衛(wèi)星物理設(shè)備的改變是有限的，因此需要一個簡單可行的控制機(jī)制。與此同時，衛(wèi)星網(wǎng)的MAC協(xié)議應(yīng)具備容錯和生存能力，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變化或系統(tǒng)重構(gòu)時，能正常工作；應(yīng)該有利于降低功耗和降低緩存容量，提高信道容量。為此研究了許多種可用的協(xié)議，最普通的MAC層協(xié)議有：固定時隙分配協(xié)議(FixedAs-signment)、按需請求分配協(xié)議(DemandAssignment)、隨機(jī)訪問(RandomAccess)、時隙保留協(xié)議(Reservation)及自適應(yīng)(Adaptive)協(xié)議。表2所示是各種MAC協(xié)議的比較。
(3)星上交換機(jī)。采用第三層交換技術(shù)，使得構(gòu)建星上交換新傳輸體制下的IP網(wǎng)絡(luò)成為可能。研究交換機(jī)的交換結(jié)構(gòu)旨在增大IP交換機(jī)的吞吐量和減小分組在交換機(jī)中的排隊時長。在實際工作時，有可能出現(xiàn)端口競爭(幾個輸入輸出端口中的信元同時到達(dá)同一輸出端口)，有時還會出現(xiàn)內(nèi)部阻塞(端口競爭情況發(fā)生在交換結(jié)構(gòu)內(nèi)部)。交換機(jī)的每一個端口控制器管理可能存在的三個數(shù)據(jù)隊列為：輸入隊列、輸出隊列及廣播隊列，端口上定容的緩沖存儲器則用來緩存上述隊列。因此,需要我們研究內(nèi)部無阻塞的交換結(jié)構(gòu)。另外，還需研究交換機(jī)的其他功能：優(yōu)先級設(shè)置、廣播和組播功能。
(4)移動組播管理。移動IP組播是采用移動IP協(xié)議進(jìn)行移動管理的一個新的研究方向。當(dāng)某個IP站點向Internet上的多個IP站點廣播發(fā)送數(shù)據(jù)時，IP組播可減少非必要的重疊發(fā)送，有效利用網(wǎng)絡(luò)帶寬；而且相對于重復(fù)的點到點傳輸來說，雖然過程中增加了IP組播相關(guān)協(xié)議的處理，但是仍然大幅度縮短了組播路由器和主機(jī)處理IP報文的時間。移動IP組播技術(shù)在衛(wèi)星IP網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用前景與衛(wèi)星通信簡單的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和利于廣播的特性是分不開的。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)是非對稱廣播類型，因特網(wǎng)互聯(lián)結(jié)構(gòu)是對稱式和點到點的蜂窩式，如何將兩者集成到一起是一大技術(shù)難題。
(5)空間光碼分多址技術(shù)。空間光碼分多址技術(shù)(SO-CDMA)是無線傳輸技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)，星際鏈路選擇何種多址方式直接影響系統(tǒng)的性能。SO-CDMA每個發(fā)射光源的地址碼采用彼此獨立的光脈沖序列，各地址碼相互正交，每個信號源用各自的地址碼調(diào)制，接收端使用相應(yīng)的地址碼進(jìn)行解調(diào)。SO-CDMA有如下優(yōu)點：a.碼分多址獨有的抗背景噪聲的能力在很大程度上提高了星際通信的性能。b.無需全網(wǎng)同步，碼分多址便能很好地支持異步通信和突發(fā)業(yè)務(wù)。當(dāng)前，對SO-CDMA的研究主要集中在擴(kuò)頻序列的選擇、調(diào)制方式、信號檢測方法(包括多徑接收和多用戶接收)、功率控制以及同步技術(shù)等方面。SO-CDMA將是以后星際鏈路采用的最重要的方式之一。
此外，地面IP網(wǎng)絡(luò)的一些熱點問題也同樣可能是衛(wèi)星IP網(wǎng)絡(luò)今后的研究方向。如：
(1)IP協(xié)議的服務(wù)質(zhì)量(QoS)。與ATM相比，IP只能通過減少誤碼率進(jìn)行單一的QoS保證。將來，衛(wèi)星IP協(xié)議也可以發(fā)展為提供座機(jī)QoS保證，從而支持多媒體業(yè)務(wù)。
(2)IP路由選擇。IP路由選擇是IP網(wǎng)絡(luò)中的一個邏輯功能。目前，衛(wèi)星IP網(wǎng)絡(luò)中的各種路由選擇方案正在研究之中，這些方案包括隧道效應(yīng)、NAT、BGP、采用PLS的IP/ATM以及基于約束的優(yōu)先級路由選擇技術(shù)等。將來，衛(wèi)星IP網(wǎng)絡(luò)中的路由選擇方案可能會采用隧道效應(yīng)、NAT、BGP及MPLS的組合方式來實現(xiàn)，這種方式比較適合用來支持基于ATM-SATCOM中的IP路由選擇方案。
(3)IP多播、基于衛(wèi)星通信的IP安全以及衛(wèi)星IP擁塞控制。從通信技術(shù)的發(fā)展情況來看，Internet技術(shù)已得到廣泛應(yīng)用。與地面部分相同，未來的3G和4G衛(wèi)星通信系統(tǒng)須支持IP業(yè)務(wù),如多播功能。今后的衛(wèi)星IP網(wǎng)絡(luò)還可能采用一些將ATM和TCP/IP相結(jié)合的方法，但還存在一些實現(xiàn)以及性能上的問題。
這些問題主要包括如何與地面IP網(wǎng)絡(luò)互連，IP路由選擇以及采用增強(qiáng)的TCP協(xié)議來適應(yīng)長時延和高誤碼的信道，例如LMS和無線連接、擁塞控制、提供高QoS的MAC協(xié)議及安全協(xié)議等[5]。
衛(wèi)星通信的背景范文第5篇
關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信；動態(tài)路由協(xié)議；RIP
1.動態(tài)路由研究背景
傳統(tǒng)的衛(wèi)星網(wǎng)中常使用靜態(tài)路由來實現(xiàn)IP業(yè)務(wù)通信。靜態(tài)路由需人工干預(yù)配置的路由信息。在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)或者鏈路流量發(fā)生變化時，操作人員需重新配置相關(guān)路由器的路由信息。靜態(tài)路由的特點決定了它使用時會有局限性。
動態(tài)路由則由路由器動態(tài)更新路由表，能夠根據(jù)網(wǎng)絡(luò)運行情況的實際變化智能地進(jìn)行調(diào)整。動態(tài)路由依靠路由器對路由表的維護(hù)及路由器之間適時的路由信息交換來動態(tài)獲得路由信息。因此動態(tài)路由技術(shù)在衛(wèi)星通信IP業(yè)務(wù)中能夠提供更佳的解決方案。
2.RIP協(xié)議簡述和IP業(yè)務(wù)模型
RIP是基于距離矢量算法得出最佳路徑的動態(tài)理由協(xié)議。大部分廠商路由器都支持RIP動態(tài)路由協(xié)議，其配置簡單，適用于小型網(wǎng)絡(luò)（小于15跳）等特點。RIP有兩個版本：RIPvl和RIPv2。RIPvl不支持變長子網(wǎng)掩碼和無分類域間路由，RIPv2則都支持。
RIP通過UDP數(shù)據(jù)包對RIP分組信息進(jìn)行接收和發(fā)送。RIP規(guī)定，網(wǎng)關(guān)以30s為間隔通過廣播方式發(fā)送一次報文。為了防止出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)擁塞，發(fā)送后續(xù)的分組時會增加隨機(jī)延時，如果在180s內(nèi)未收到相鄰路由器RIP信息，則認(rèn)為該路由器的路徑無效，會從路由表中刪除該路由器路由信息。
如圖1所示，IP業(yè)務(wù)模型，寬帶MODEM，IP加速器和以太網(wǎng)交換機(jī)在衛(wèi)星通信IP業(yè)務(wù)中不具備IP報文的尋路工作，只做比特流的透傳和差錯控制。可以將地面站IP業(yè)務(wù)模式進(jìn)行簡化，簡化為通過兩個路由器wAN口冗余備份互聯(lián)的兩個網(wǎng)絡(luò)。IP雙鏈路互為備份，兩個鏈路正常工作，均衡分載IP數(shù)據(jù)流量。其中一個鏈路發(fā)生故障時，另外一個鏈路仍然有效，從而提高IP業(yè)務(wù)傳輸?shù)目煽啃浴Ｂ酚蒩WAN口之間依靠動B路由協(xié)議交互路由信息。
3.模型規(guī)劃和動態(tài)路由協(xié)議的應(yīng)用
路由器的WAN口實現(xiàn)與對端路由器wAN口互聯(lián)，本地劃分多個vLAN，實現(xiàn)與本地面站IP業(yè)務(wù)互聯(lián)。這里劃分3個VLAN，VLAN100為video視頻網(wǎng)絡(luò)，VLAN200為IP話音網(wǎng)絡(luò)，VLAN300為IP數(shù)據(jù)的局域網(wǎng)。
如圖1所示，將模型劃分為兩個自治邏輯區(qū)域。兩個邏輯區(qū)域通過衛(wèi)星通信鏈路進(jìn)行連接。兩個邏輯區(qū)域自己的路由器均使用RIP協(xié)議。RIP協(xié)議使用V2版本，支持變長子網(wǎng)掩碼和無分類域間路由，使用組播uDP協(xié)議傳遞路由信息，能節(jié)約網(wǎng)絡(luò)資源。
衛(wèi)星地球站A和衛(wèi)星地球站B中對路由器RIP動態(tài)路由配置和路由表的顯示（以衛(wèi)星地球站A為例）如下.
ROUTER 1路由配置和路由顯示
Router RIP（啟動RIP協(xié)議）version 2（運用RIP V2協(xié)議）
network201.201.1.0 network 201.201.2.0
（網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)KIF0/0，F(xiàn)0/1的網(wǎng)段）
Network201.201.11.onetwork201.201.12.0network201.201.13.0
路由表中c代表本地直連的網(wǎng)段。Rf代表通過RIP獲得的網(wǎng)段，[120/1]表示路由管理距離為120，路由的度量數(shù)值即跳數(shù)是1，第四部分表示下一路由IP地址，第五部分表示經(jīng)路由器wAN口的接口。
由此路由表可以得到，Routerl通過RIP動態(tài)路由協(xié)議得知了與Router2直連的3個網(wǎng)段，除此之外，還有5個直連網(wǎng)段。Router2與Routerl的路由表類似。衛(wèi)星地面站A與B所連接IP網(wǎng)段都可以通過路由表找到相應(yīng)的路由信息，從而實現(xiàn)IP業(yè)務(wù)的通信。
