基于DVB—RCS的终端网络信令流程研究

贺祥 吕建军

【摘 要】本文首先对宽带卫星通信系统的发展背景进行介绍，指出我国发展宽带卫星通信的必要性；然后对DVB-RCS协议的基本内容进行阐述；随后根据需求设计了一种基于DVB-RCS的终端网络信令流程，对同步问题进行重点研究，分析网络信令具体流程，并绘制网络信令流图，可用于IP化卫星通信网络中终端与中心站之间交互式的业务请求。

【关键词】DVB-RCS MF-TDMADAMA

随着全球信息交互式多媒体业务的迅速增加，各行各业对宽带的需求也越来越紧迫。宽带卫星以其灵活、大范围的覆盖能力，成为无地面网络覆盖地区宽带接入的最佳解决方案。利用宽带多媒体卫星通信手段解决各种类型用户的宽带接入、多媒体业务服务、远程医疗教育或其他一些应急通信任务。目前，我国已经研制近20多颗通信广播卫星，具备了宽带卫星通信系统的工程建设条件。

1 DVB-RCS协议解析

DVB-RCS是介于通信和广播之间的交互式应用，主要包括了数字电视卫星直播业务和数据交互服务。标准公布以后，很多公司在其卫星通信系统中采用了DVB-RCS技术，基于DVB-RCS系统的使用已经十分广泛。

由于DVB-RCS协议层次结构复杂，终端在接收到前向信号后，需要把传输信令全部解析出来，并根据这些信令调整发终端发射机的参数，引导终端进入同步状态。因此设计终端网络信令流程，使得终端能够对协议内容快速解析、快速同步、快速入网，提高接收机的处理速度是十分必要的。[1]

2 DVB-RCS卫星通信系统网络信令设计

DVB-RCS是针对卫星数据业务的发展需求所制定的一套结合DVB广播业务与多频-时分多址（MF-TDMA）多点回传的基于交互式应用而定义的下一代卫星通信网标准[2][3]。其关键技术MF-TDMA的优势在于，载波频率和分配带宽都可以灵活适应多变的多媒体传输要求，而且时隙和突发速率都可以根据网控中心的要求来改变。DVB-RCS标准未指定统一的回传链路的帧与时隙参数，一般在满足其建议参数限的前提下根据应用环境统一设计。RCST网络信令流图如图1所示。

（1）初始同步。终端定位前向链路并获取网络时钟参考（NCR）、卫星位置表（SPT）、超帧组成表（SCT）、帧组成表（FCT）、时隙组成表（TCT）等前向广播信令。终端开机初始化时首先分析网络信息表（NIT），获取包含RMT（RCS映射表）的前向链路传输流的位置参数，然后分析传输流中的节目关联表（PAT）和节目映射表（PMT），找到携带RMT的包标识（PID），进而找到并分析RMT获取这些前向信令。

（2）登陆。回传链路卫星终端（RCST）在CSC时隙用Slotted-Aloha随机接入发送一个登陆请求。此请求包含RCST MAC地址并指示终端能力。如果既定的时间内NCC无回复，RCST将认为多并发请求发生碰撞，将在最大随机时间后重试；如果NCC正确接收到终端请求则处理该请求并用一个单播终端信息消息（TIM）回复确认。该TIM 信息中包含分配给终端的专用信令时隙，以及对终端的配置信息。

（3）粗同步。终端根据配置确定发送粗同步请求ACQ的时间，NCC接收到后得到该终端在定时、频率和功率上的偏差，并在校正消息描述符中反馈给终端，终端据此调整直到达到系统粗同步要求并进入精确同步过程。

（4）精同步。终端在精确同步信令SYNC时隙上发送精确同步请求，NCC接收到后得到该终端在定时、频率和功率上的偏差，并在校正消息描述符中反馈给终端。终端据此调整直到达到精确同步状态，并进入同步保持过程，允许发送数据突发。

（5）同步保持。终端在通信过程中周期性地在NCC为其分配的信道上发送同步保持请求。如果终端在预定的时间内接收到误差校正信息，则对频率、定时和功率参数进行调整，并判断误差是否大于精确同步门限从而需要重新进行同步；如果终端在预定的时间内没有收到误差校正信息，则进行下一次同步保持过程，如果连续丢失误差校正信息超过预定次数则认为终端失去同步，终端必须停止发送数据突发，并重新进行同步。

图1 RCST网络信令流图

在同步保持状态，终端与中心站还进行无线资源的动态申请与分配：对于宽带多媒体卫星，频率和时隙资源的分配常以超帧为分配周期，终端需要根据当前所有业务的带宽需求进行动态的无线资源申请，NCC则根据终端的申请进行无线资源的分配。频带按需分配（BoD）的中心思想就是在尽量小的传输时延条件下，根据用户带宽需求分配卫星转发器资源来高效率地支持各种应用，尤其是基于TCP/IP协议的应用。已有的BoD协议大多基于DAMA（Demand AssignedMultiple Access）或自由分配（Round Robin）原理，DAMA协议保证信道高利用率，自由分配协议减少传输时延。

3 结语

本文在对DVB-RCS协议进行解析的基础上，设计分析了DVB-RCS卫星通信系统的终端网络信令。本文所设计的终端网络信令流程可以作为实际终端入网同步技术的有益参考，设计内容可用于IP化卫星通信网络中终端与中心站之间交互式的业务请求。

参考文献：

[1] 陈相登，雷菁，刘伟.DVB-RCS协议研究.中国有线电视，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.