基于DVB—RCS的終端網絡信令流程研究

賀祥 呂建軍

【摘 要】本文首先對寬帶衛星通信系統的發展背景進行介紹，指出我國發展寬帶衛星通信的必要性；然后對DVB-RCS協議的基本內容進行闡述；隨后根據需求設計了一種基于DVB-RCS的終端網絡信令流程，對同步問題進行重點研究，分析網絡信令具體流程，并繪制網絡信令流圖，可用于IP化衛星通信網絡中終端與中心站之間交互式的業務請求。

【關鍵詞】DVB-RCS MF-TDMADAMA

隨著全球信息交互式多媒體業務的迅速增加，各行各業對寬帶的需求也越來越緊迫。寬帶衛星以其靈活、大范圍的覆蓋能力，成為無地面網絡覆蓋地區寬帶接入的最佳解決方案。利用寬帶多媒體衛星通信手段解決各種類型用戶的寬帶接入、多媒體業務服務、遠程醫療教育或其他一些應急通信任務。目前，我國已經研制近20多顆通信廣播衛星，具備了寬帶衛星通信系統的工程建設條件。

1 DVB-RCS協議解析

DVB-RCS是介于通信和廣播之間的交互式應用，主要包括了數字電視衛星直播業務和數據交互服務。標準公布以后，很多公司在其衛星通信系統中采用了DVB-RCS技術，基于DVB-RCS系統的使用已經十分廣泛。

由于DVB-RCS協議層次結構復雜，終端在接收到前向信號后，需要把傳輸信令全部解析出來，并根據這些信令調整發終端發射機的參數，引導終端進入同步狀態。因此設計終端網絡信令流程，使得終端能夠對協議內容快速解析、快速同步、快速入網，提高接收機的處理速度是十分必要的。[1]

2 DVB-RCS衛星通信系統網絡信令設計

DVB-RCS是針對衛星數據業務的發展需求所制定的一套結合DVB廣播業務與多頻-時分多址（MF-TDMA）多點回傳的基于交互式應用而定義的下一代衛星通信網標準[2][3]。其關鍵技術MF-TDMA的優勢在于，載波頻率和分配帶寬都可以靈活適應多變的多媒體傳輸要求，而且時隙和突發速率都可以根據網控中心的要求來改變。DVB-RCS標準未指定統一的回傳鏈路的幀與時隙參數，一般在滿足其建議參數限的前提下根據應用環境統一設計。RCST網絡信令流圖如圖1所示。

（1）初始同步。終端定位前向鏈路并獲取網絡時鐘參考（NCR）、衛星位置表（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。終端開機初始化時首先分析網絡信息表（NIT），獲取包含RMT（RCS映射表）的前向鏈路傳輸流的位置參數，然后分析傳輸流中的節目關聯表（PAT）和節目映射表（PMT），找到攜帶RMT的包標識（PID），進而找到并分析RMT獲取這些前向信令。

（2）登陸。回傳鏈路衛星終端（RCST）在CSC時隙用Slotted-Aloha隨機接入發送一個登陸請求。此請求包含RCST MAC地址并指示終端能力。如果既定的時間內NCC無回復，RCST將認為多并發請求發生碰撞，將在最大隨機時間后重試；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）回復確認。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。終端根據配置確定發送粗同步請求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，終端據此調整直到達到系統粗同步要求并進入精確同步過程。

（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。終端據此調整直到達到精確同步狀態，并進入同步保持過程，允許發送數據突發。

（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送同步保持請求。如果終端在預定的時間內接收到誤差校正信息，則對頻率、定時和功率參數進行調整，并判斷誤差是否大于精確同步門限從而需要重新進行同步；如果終端在預定的時間內沒有收到誤差校正信息，則進行下一次同步保持過程，如果連續丟失誤差校正信息超過預定次數則認為終端失去同步，終端必須停止發送數據突發，并重新進行同步。

圖1 RCST網絡信令流圖

在同步保持狀態，終端與中心站還進行無線資源的動態申請與分配：對于寬帶多媒體衛星，頻率和時隙資源的分配常以超幀為分配周期，終端需要根據當前所有業務的帶寬需求進行動態的無線資源申請，NCC則根據終端的申請進行無線資源的分配。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，根據用戶帶寬需求分配衛星轉發器資源來高效率地支持各種應用，尤其是基于TCP/IP協議的應用。已有的BoD協議大多基于DAMA（Demand AssignedMultiple Access）或自由分配（Round Robin）原理，DAMA協議保證信道高利用率，自由分配協議減少傳輸時延。

3 結語

本文在對DVB-RCS協議進行解析的基礎上，設計分析了DVB-RCS衛星通信系統的終端網絡信令。本文所設計的終端網絡信令流程可以作為實際終端入網同步技術的有益參考，設計內容可用于IP化衛星通信網絡中終端與中心站之間交互式的業務請求。

參考文獻：

[1] 陳相登，雷菁，劉偉.DVB-RCS協議研究.中國有線電視，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.