下一代衛星網絡關鍵技術分析

鄧心繹

（成都石室中學（北湖校區） 四川成都 610052）

下一代衛星網絡關鍵技術分析

鄧心繹

（成都石室中學（北湖校區） 四川成都 610052）

衛星網絡的發展可以有效解決傳統Internet中存在的問題，為用戶提供寬帶多媒體數據、個人移動通信以及互聯網應用服務。縱觀現階段的衛星網絡技術，還存在成本偏高、寬帶利用率低的問題，無法滿足用戶的需求，研發下一代衛星網絡關鍵技術是解決這一問題的有效手段。本文主要針對下一代衛星網絡關鍵技術展開分析。

下一代衛星網絡；關鍵技術；分析

引言

衛星網絡關鍵技術的發展給我們的生活帶來了更多的便利，目前，全世界都將衛星網絡作為研究熱點，許多學者和研究機構都在針對這一技術進行著深入研究，今后的網絡將會朝著IP網絡的方向發展，可以無縫實現各種接入方式。新一代衛星網絡將以IP為核心，和地面互聯網無縫對接，可以實現天空地面一體化發展。衛星網絡并不是簡單地將地面網絡技術應用于衛星中，需要對現有的技術進行創新，其核心技術包括路由策略、傳輸協議、移動性管理等等。

1 衛星網絡技術中的不足

衛星網絡技術作為一種新生事物，不可避免的存在著一些不足，主要體現在三方面：①路由策略的局限性。②衛星鏈路的信號減弱、高誤碼率，不能滿足用戶的需求。③自適應移動管理機制欠缺。此外，每一個衛星都是獨立的網絡，現有的衛星網絡技術之間缺乏可擴展性與兼容性，無法像傳統地面網絡一樣，將所有的服務融合到其中，現階段的衛星網絡多是由造價高昂的專利設備來構成，鏈路采用的也是不同于傳統網絡的算法，系統之間缺乏可擴展性，這也是需要重點解決的問題。

2 衛星網路技術研究重點

衛星網絡技術研究人員針對現有的技術，通過多渠道來開發各種資源，融入新型技術，在這一方面取得了巨大的進展：

2.1 路由策略的研究

在眾多的衛星系統鏈接中既有動態鏈接又有靜態鏈接，由于動態鏈接和靜態鏈接同時存在，因此，鏈路狀態信息也隨之發生著變化。同時，衛星周圍的環境中還存在著宇宙空間背景噪音，干擾著鏈路中的信息，而衛星接收與處理信息的能力以及儲存能力還存在一定的局限性，這些因素給當前網絡路由的研究帶來了一系列的困難。雖然現在針對網絡路由策略的研究不少，但大多是結合衛星網路的某一個方面特性展開的，缺乏深入性的研究，而要進行更全面的研究，還需要獲取更多的數據和經驗。

2.2 傳輸協議的研究

衛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協議，在應用在衛星中時，往往會出現各種各樣的問題，因此，地面傳統的TCP/IP協議是不能生硬地應用到衛星網絡中去的，這就需要研究者們以地面Internet傳輸控制協議為基礎，針對衛星網絡的特點對傳輸協議進行重新設計。目前諸多的衛星網路傳輸控制協議中，比較合理的是XTP協議，這是針對目前衛星網路中存在的主要問題來設計的，具有很好的靈活性和實用性。

2.3 移動性管理研究

衛星與地面鏈路切換的時候，地星連接點衛星需要重新選擇，并重新計算衛星通信網路拓撲和路由，重建衛星地面鏈路和星間路由，快速連接中斷的通訊信號。迅速及時的切換可以減少切換過程給地面帶來的影響。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步，但仍然各自存在著局限性，在未來階段下，需要加強研究，將集中策略的優勢集合起來，提升其綜合性能。

2.4 負載均衡路由研究

人口密度不同的地區對于流量動態變化是不同的，針對這一問題，學界展開了深入的研究，有學者提出可以用流量偏差算法來搜集網絡信息，利用中央節點執行FD算法來減少傳播延時問題的產生。還有學者提出了分布式負載感知路由（distributed load-aware routing，DLAR）協議，采用分布式的方法處理復雜的衛星系統，并同時提供了一個逐跳機制分離流量負荷，以解決近極地地區發生的流量擁塞問題。

3 衛星網路技術今后發展方向

世界各國如美國、日本等國家，對于衛星網絡技術的研究工作非常重視，為此，政府對網絡事業的發展投入了大量的經費，這些經驗都值得我們去學習。在未來階段下，網絡技術研究者需要解決多學科視角拓展、研究方法規范、研究成果轉化等重要的問題，進一步完善現有的網絡技術，在已有的技術基礎上，借助衛星實驗中的數據，構建出科學合理的研究方法。“事必有法，然后可成”，科學研究不僅需要科學的方法論作為指導原則，還要有創造性和預見性，更需要明確今后的發展方向，概括而言，主要包括兩個方面：①研究經濟適用的QoS路由。新一代衛星網絡的研究核心問題是路由策略，目前的路由解決了特定條件下的問題，不具備通用的性能，設計出更實用更有效的路由是研究中必不可少的內容。②公平性端到端QoS保障技術。現有的技術不能滿足從端到端之間的公平性，要解決這一問題，需要設計出高效、公平的保障技術。

4 結語

網絡給人們的生產、生活帶來了很多的便利，人們對網絡的需求也越來越高。新一代衛星網絡是當今研究的熱點，各研究單位和研究人員經過了不斷的努力，已經取得初步成果，但是，與發達國家相比，我國衛星網絡技術的研究還處于初級階段，目前的研究多集中在多播-路由、QoS路由的研究上，雖然已經解決了一系列的問題，但是離大范圍的推廣和應用還存在差異，因此，需要根據衛星拓撲結構動態以及移動性變化來研發新型技術，不斷提升衛星網絡技術的綜合水平。

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P209

A

1004-7344（2016）29-0249-01

?星網絡QoS路由協議及其優化理論研究[D].清華大學，2007.

2016-9-23