宽带卫星通信技术的现状与发展(二)
（2）实时多媒体业务的网间交互控制
为满足多媒体业务需要，往往有不同的宽带网络技术如ATM、帧中继、高速以太网，和不
同的交换技术如 ATM分组交换、IP交换和IAN交换，以便在同一个网际环境中提供所需的骨干
数据传输服务。要实现实时的多媒体传输就必须将这些不同的网络技术和交换技术协调起来。
在IP传输网方面，目前国外研究的重点是评估在高速IP网中能保证QoS的各种路由和资源管理
策略，包括RSVP（resourcereservation protocol、分组规划（packet scheduling，如平等
排队fai-queuing）和其它一些实时路由控制协议如RTP（real-time transport protocol）、
RTCP（real－time control plotocol）、RTSP（Real-time streaming protocol等。RSVP和
分组规划是一种资源预保留协议，位于IP协议栈的上面，需要下层路由的支持。RTP和RTCP协
议一船运行在UDP／TCP的上面，用于解决端到端的实时业务传输的定时问题，包括定时对准
（timestamping）、分组编号（sequence numbering）等。RTP和RTCP协议经过修改可以运行
在CLNP（connectionless networkprotocol），IPX（internetwork pocket exchange），AA
L5／ATM或其它协议之上。RSVP根据实时视频数据流在业务提供者和用户之间连续流动的特点，
在IP网上提供远端流控机制，使用户在一边播放已解码的实时数据帧，一边解压收到的数据
帧的同时，能接收实时数据流，保证播放的连续性。在ATM传输网方面，一些研究者将一些
IP网的路由技术和ATM相融合以期更好地解决卫星多媒体业务的QoS问题（如RSVP over ATM）。
除此之外，在实时多媒体业务交换技术方面出现了一些新技术，如IP交换、tag交换、结合
I－PNNI的MPOA（multiprotocol over ATM）技术等。这些新技术将IETF（Internet engin
eering taskforce）和ATM论坛新近研究的建议用于卫星宽带网的环境，希望更好地解决网
际间实时多媒体业务传输的互操作问题。美国马里兰大学采用多媒体源进行了包括宽带卫星
网在内的一个仿真分层网的通信实验。
（3）提高ATM卫星环境下的端到瑞的TCP性能
未来的宽带卫星网将和地面ATM／BISDN一起构成宽带Internt连接（由于卫星信道的延
时较地面长，其拥塞控制与地面网有很大的不同）。为有效传送Internet业务，有必要分析
一下端到瑞的TCP性能。地面终端通过星上交换机建立虚通道（VC）来传输ATM信元。为实现
有效的拥塞控制，除流控和VC管理外，地面终端还必须提供IP网和ATM网之间拥塞控制的机
制。星上的ATM交换机必须采用信元和VC级的业务量管理机制。TCP主机也要利用各种拥塞控
制机制来实现有效的带宽利用。但是目前在算法上还存在很多争议。
在实现与ATM／BISDN的互连方面需要对星地综合的宽带ATM网进行实时多媒体业务管理。
（4）提供基于LAN的IP互连
采用在发展中的IPv6和RSVP，基于LAN的IP能支持具有不断变化QoS量级的实时业务，其
方法是沿业务流的路径在各个IP中转路由器中保留资源。因为IPv6能够提供双向交互式业务
如视频会议、Web浏览，这些业务的传输要求和只要求“尽力（best－effort）传输”的业
务（如FTP）不同，所以无线接口的数据链路层协议必须包括一个能把QoS要求变为合适的卫
星MAC PDU的功能块。也就是说星上的动态容量分配（DCA）必须与IP层的QoS相配合，并控
制端到端的无线LAN的QOS。
3.2移动管理
为了解决目前的移动管理协议效率低的问题，近期提出了若干新的移动管理方案。比如
Tsuguo Kato等人提出的一种高效移动管理方案，该方案基于ATM面向连接和非连接方式的混
合模型，为要求QoS保证的业务提供类似ATM－SVC（switched virtual connection）的路由，
并为要求“尽力传输”的业务提供类似ATM－CL（connectionless）的路由。其路由策略依
照逻辑子网原理进行优化。
在无线ATM移动性目标管理方面，目前已解决了ATM终端用户在大楼或校园内的实时移动
管理问题，试验的移动距离从数米到数百米，数据率为2－24Mbit/s，频段为2.4GHz或5GHz。
但是，含有ATM交换机的子网整体的移动性管理至今未能解决。该领域内也鲜有工作。该应
用的典型例子是在一架大型客机上有一个ATM网络提供机上数百名乘客通信和娱乐业务。在
此环境下终端用户相对服务平台不动，但整个ATM网相对地面固定网是移动的，两者之间通
过卫星建立通信链路。一个新的移动管理目标是在全球卫星与飞机间通信的特定环境下网络
段（即含有一个或一个以上交换机的ATM子网）的移动管理。这～目标可以发展为未来全球
N－GEO宽带卫星ATM系统的移动管理目标。以Teledesic系统为例，该系统的288额低轨卫星
相对静止卫星和地面都是移动的，其网络段的移动管理是一个重要的问题，直接影响系统性
能。Sankar Ray，Boeing提出了将ATM论坛的专用网络节点接口（PNNI，private network-
node interface）V.1协议扩展为一个支持网络段移动的有关定位管理和路由的建议。
由于用户与网络之间或网络与子网之间的移动性，还必须将切换引入ATM。如果没有切
换支持，在一次正在进行的呼叫中，会因为链路变化所造成的丢失将被应用层以一种类似其
处理临时链路失败的方法处理。短暂的中断对某些业务应用是不好的，甚至是致命的，特别
是接入点经常变化时，这种中断会频繁发生。目前，这方面的研究正在进行。
3.3 OBP（星上处理）的技术趋势
在使星上设备小型化方面，国外提出了使用FPGA（现场可编程门阵列）。最新的EPGA具
有先进的封装技术、抗辐射能力和现场可编程能力，在工程上容易实现星上处理硬件的高度
小型化，而且速度较快，利于大批量生产。目前使用FPGA受制在于抗辐射FPGA的选通时间较
难匹配和SRAM FPGA的容量较小。读写速度也不够快。加拿大Concordia大学和英国Surrey大
学对FPGA的使用作了有益的尝试。
在降低卫星制造成本方面，法国的KeVin Kyeony－iL Choi等提出，利用运行PC机上的
辅助设计工具，按照一定的标准挑选电子消费品市场上的廉价元器件，研制卫星使用的TTC
（telemetry，tlacking，command）通信设备。
光技术的一个重要方面是在星际链路中的应用。OBP可能的光应用包括多载波分接和解
调、光交换。相挂阵（PAA）波束成型和光信号处理。现在，RF和光电子技术已经有了一些
突破，但是总的来看，还很不成熟。
3.4多址技术和调制技术的发展
为提高宽带移动卫星通信系统的容量和业务质量，必须发展新的传输技术和调制技术。
近几年来CDMA多址方式和OFDM（orthogonal frequency division multiplexing）多载波调
制方式受到了通信产品制造商的重视。CDMA的关键技术之一是联合信道估计和干扰消除。目
前的CDMA研究重点是多用户接收机和信道估计器。用于实现多用户接收机的多用户检测技术
有助于通过消除干扰来提高系统容量。OFDM的难点是它对系统的同步要求，特别是突发状态
下传输的符号时间恢复问题。常规同步算法不适用于具有快衰落特性以及突发传输要求的NON
－GEO卫星信道，尤其是当信道中没有确认初始时间的前导时。在宽带卫星系统中，ATM与
CDMA以及OFDM相结合是一种好的方案。
3.5信道编码
宽带卫星系统要求在较差的信道误码率情况下传输高速数据，这就要求有高效率的信道
编／解码技术，满足各类多媒体业务QoS的要求。
从编码的整体性能及最优解码方案的复杂性两个方面来综合考虑，宽带卫星移动信道的
编码倾向于采用Turho码、乘积码（product code）和通用链接码（generalized conca
tenated code）。但是在实现复杂度和性能方面难以兼顾。
另外，宽带多媒体业务质量要求的不同，使信道编码需要采用速率可变的差错控制编码。
可变速率的差错保护可采用Turbo串行方案加联合卷积码的方法、非平衡差错保护（UEP）和
块检测。这方面的工作可以分为：码搜索和差错性能分析，串行和并行Turbo解码算法，如
何降低解码技术的复杂性等。另外利用源和信道的联合编码可以提高系统整体性能。
3.6新业务分类方法
欧洲联盟的COST 252组织定义了一种新的业务分类方法。该方法使无线资源管理所需的
参数减少到3个。两个是必须的，分别是希望得到的呼叫阻塞率（the expected call
blocking ratio）和掉话率（the expected Call dripping ratio），在接人一个呼叫时或
呼叫持续期间，它们由用户／应用定义。第3个参数是预计呼叫持续时间，是可选项（缺省
值随业务不同而不同）。在进行无线资源管理的过程中，两个必选参数——业务希望得到的
呼叫阻塞率和掉话率，可以分别用两个门限TNewCall和THo的高或低来确定它们的值。利用
两种门限的不同组合可有区别地处理不同的新呼叫和切换请求。业务类型不同所对应的不同
门限组合决定了对带宽等各个方面的不同要求。
4结束语
随着多媒体业务和因特网业务需求的迅速增长，人们已开始更多地关注卫星宽带通信系
统。当然，由于成本和商业上的原因，一些公司持观望态度，而且他们的宽带卫星计划不可
能在FCC和ITU规定的时间内完成。但是总有～些系统将走在前面，以争夺可能的市场。
发布人:Crystal 来自:冰河通信世界