卫星通信在Internet骨干网上的作用<1>

发布: 2010-10-20 00:50 | 作者: | 来源: | 字体: 小中大

相关专题：中国电信中国联通

卫星通信在Internet骨干网上的作用<1>（金少申）
    当今世界Internet的迅猛发展，给产业带来无限生机，同时也推动着通信技术的
进步。随着网络技术的发展，卫星通信在Internet骨干网的作用已日益突出。
一、卫星通信与TCP/IP协议
    卫星通信的优势体现在：（1）独特的无缝隙覆盖能力：三颗同步卫星就能实现除
两极以外的全球通信，这种无缝隙覆盖其它通信手段无法比拟的。（2）组网灵活快捷
：利用卫星通信系统的高功率密度、支持不对称传输链路、广播特性以及未来的星上
交换技术，可以构建点对多点、多点对多点的拓扑结构复杂的广域网。（3）对距离的
不敏感性：卫星通信链路的成本与传输距离无关，是解决边远地区和不发达地区通信
的重要手段，也是卫星通信与其它通信方式相比较最具优势的特点之一。（4）抗灾害
能力强：在现代通信网中，卫星通信作为应急通信和地面通道的备份手段是必不可少
的，在抵抗地震、洪水等自然灾害的方面比光缆、微波具有更高的可靠性。正因为如
此，卫星通信已成为Internet骨干网中一种重要的传输手段。
    Internet是世界上最大的计算机网，确切地说它是“网络的网络”。Internet互
联了各种网络，如：分组交换网、以太网、局域网等，用户可以通过数据专线或公众
电话网连到Internet网上。这些网络互联的关键是依靠TCP/IP（传输控制协议/网际协
议）。TCP/IP是地面网中广泛采用的一种协议，是Internet的基本协议。随着
Internet的迅速扩张，网络出现了拥塞崩溃现象，为缓解拥塞TCP采用了一些拥塞控制
机制，如拥塞避免和慢启动，快速启动和快速恢复，这四种拥塞控制机制调整窗口大
小进行流量控制。
    自Internet诞生之初TCP/IP协议就运用到卫星链路上了，但是卫星信道固有的特
点，对于TCP/IP来说是有很大影响的，这种影响主要体现在两个方面：
    （1）时延长
    通信怀星位于赤道上空36000公里的同步轨道，从一个地球站发出的数据到达另一
个地球站的时延约280ms，通信时数据往返时延（RTT）需要560ms，这个时延远远大于
地面光缆传输的时延。而同步卫星的传全时延是由电磁波的传输速率与卫星对地面的
距离决定的，无法改变。这么长的时延，TCP发端需很长的时间确认数据包是否被正确
接收，这十分不利于远程通信的交互式应用。
    TCP协议采用的是确认应答方式进行数据传输，所以数据的传输性能不仅取决于信
道的带宽，还与确认应答的时延有关。长时延势必会使时延与带宽与RTT（秒）的乘积
。在TCP协议中称其为数据管道。数据管道的大小表明在信道完全充分利用的情况下，
在信道中传输但没有确认的数据量。管道越大对数据丢失的反应越慢，对拥塞越不敏
感。有资料表明，当数据管道达到10（5次方）Bits时，TCP的性能将明显下降。如卫
星传输的数据是2Mbps，则卫星数据管道的大小为2Mbps×560ms＝1.12Mbps，已达到
10（6次方）bit的数量级。
    （2）信道误码率较高
    一般来说，卫星信道的误码率会高于地面传输信道，典型的卫星信道的误码率为
10（负7次方）。在TCP协议中一个很小的数据丢失就被认为是拥塞，并采取措施控制
拥塞，措施之一是减小窗口尺寸，使发出的数据包减少，以缓解网络拥塞。而TCP判
断网络是否发生拥塞的标准是接收数据包的数量，如果接收到的数据包减少，那么，
TCP协议就订为发生了网络拥塞，并开始减小滑动窗口的尺寸。然而当数据包丢失是
由于传输错误（如信道噪声产生的误码），而不是真正的拥塞时，减小窗口尺寸就会
降低网络频带的利用率，在卫星信道中通常使用FEC（前向纠错）来改善误码率。
    上述问题，有关专家正在研究解决。解决的方法主要从两方面考虑：一方面采用
更先进调制编码和纠错技术降低误码率，使卫星信道的传输质量达到光纤信道的水平
。另一方面对TCP协议进行改进。如：减小传输窗口恢复时间；采用确认机制（SACK）
减小重传数据量；增加最大接收窗口以提高数据吞吐量等。
    尽管TCP/IP在卫星链路中应用时，还有不尽人意的地方，但这并不表明TCP/IP不
能在卫星链路上应用。实践证明，采用TCP/IP协议，能够使卫星网与地面网尤其是
Internet网方便地互联，实现天地互通。
二、CHINANET简介
    CHINANET（中国公用计算机互联网）是中国电信经营的中国公用Internet，是
Internet在中国的最主要骨干网。1994年8月中国邮电电信总局与美国SPRINT公司签
订协议，通过该公司首先向中国公众提供Internet服务。近年来，Internet在我国的
发展异常迅猛，中国互联网信息中心（CNNIC）今年1月的统计表明，我国上网计算机
有350万台，用户890万户，WWW站点约15153个。Internet国际电路总带宽达351Mbps
。直接通达的国家有美国、加拿大、澳大利亚、英国、德国、法国、日本、韩国等。
    CHINANET于1995年4月向社会各界开放，经过五年的建设CHINANET已覆盖全国31
省市、自治区，共建有31个骨干网节点，其中在北京、上海、广州建有三个高速出口
与国际通信卫星传输的。
    CHINANET由核心层和接入层组成，核心层主要提供国内高速中继通道和连接接入
层，同时负责与国际Internet互联，接入层负责提供各种接入端口和用户接入管理。
    CHINANET网依托强大的分组交换网（CHINAPAC），数字数据网（DDN）、公众电
话网（PSTN）等公用网，采用国际上先进的技术和设备，无可置疑地成为中国国内
Internet的主干网。特别是其拥有三个高速国际出口，使CHINANET在中国计算机互联
网中占据举足轻重的地位。目前国内其他计算机网络，一般通过租用专线电路与
CHINANET连接，再与国际Internet互联。根据CNNIC今年1月统计，这些网络占有的国
际出口容量分别为：中国科技网（CSTNET）10Mbps，中国教育和科研计算机网
（CERNET）8Mbps，中国金桥信息网（CHINAGBN）22Mbps，中国联通互联网（UNNET）
20Mbps。
    CHINANET灵活的接入方式和遍及全国各城市的接入点，使用户可以方便地接入国
际Internet，其享Internet网上的全部资源和各种服务。此外，还可以利用CHINANET
网络平台和网上用户群，经营各种服务或组建本系统的应用网络。尤其是CHINANET为
用户提供友好的中文界面，便于用户使用Internet的网络资源。
    目前CHINANET正在加紧建设。整个CHINANET网络备有充足的高速路由器来保证网
络的可靠性，并采用先进的安全技术来保证全网的安全性。目前网上用户正在以每月
新增加10万个的速率增长。可以相信，不久的将来CHINANET将成为国际上规模最大、
技术最先进的Internet网元。