下一代卫星网络关键技术分析

邓心绎

（成都石室中学（北湖校区） 四川成都 610052）

下一代卫星网络关键技术分析

邓心绎

（成都石室中学（北湖校区） 四川成都 610052）

卫星网络的发展可以有效解决传统Internet中存在的问题，为用户提供宽带多媒体数据、个人移动通信以及互联网应用服务。纵观现阶段的卫星网络技术，还存在成本偏高、宽带利用率低的问题，无法满足用户的需求，研发下一代卫星网络关键技术是解决这一问题的有效手段。本文主要针对下一代卫星网络关键技术展开分析。

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引言

卫星网络关键技术的发展给我们的生活带来了更多的便利，目前，全世界都将卫星网络作为研究热点，许多学者和研究机构都在针对这一技术进行着深入研究，今后的网络将会朝着IP网络的方向发展，可以无缝实现各种接入方式。新一代卫星网络将以IP为核心，和地面互联网无缝对接，可以实现天空地面一体化发展。卫星网络并不是简单地将地面网络技术应用于卫星中，需要对现有的技术进行创新，其核心技术包括路由策略、传输协议、移动性管理等等。

1 卫星网络技术中的不足

卫星网络技术作为一种新生事物，不可避免的存在着一些不足，主要体现在三方面：①路由策略的局限性。②卫星链路的信号减弱、高误码率，不能满足用户的需求。③自适应移动管理机制欠缺。此外，每一个卫星都是独立的网络，现有的卫星网络技术之间缺乏可扩展性与兼容性，无法像传统地面网络一样，将所有的服务融合到其中，现阶段的卫星网络多是由造价高昂的专利设备来构成，链路采用的也是不同于传统网络的算法，系统之间缺乏可扩展性，这也是需要重点解决的问题。

2 卫星网路技术研究重点

卫星网络技术研究人员针对现有的技术，通过多渠道来开发各种资源，融入新型技术，在这一方面取得了巨大的进展：

2.1 路由策略的研究

在众多的卫星系统链接中既有动态链接又有静态链接，由于动态链接和静态链接同时存在，因此，链路状态信息也随之发生着变化。同时，卫星周围的环境中还存在着宇宙空间背景噪音，干扰着链路中的信息，而卫星接收与处理信息的能力以及储存能力还存在一定的局限性，这些因素给当前网络路由的研究带来了一系列的困难。虽然现在针对网络路由策略的研究不少，但大多是结合卫星网路的某一个方面特性展开的，缺乏深入性的研究，而要进行更全面的研究，还需要获取更多的数据和经验。

2.2 传输协议的研究

卫星链路中的信息与地面链路中的信息存在着很大的差异，地面上性能良好的TCP协议，在应用在卫星中时，往往会出现各种各样的问题，因此，地面传统的TCP/IP协议是不能生硬地应用到卫星网络中去的，这就需要研究者们以地面Internet传输控制协议为基础，针对卫星网络的特点对传输协议进行重新设计。目前诸多的卫星网路传输控制协议中，比较合理的是XTP协议，这是针对目前卫星网路中存在的主要问题来设计的，具有很好的灵活性和实用性。

2.3 移动性管理研究

卫星与地面链路切换的时候，地星连接点卫星需要重新选择，并重新计算卫星通信网路拓扑和路由，重建卫星地面链路和星间路由，快速连接中断的通讯信号。迅速及时的切换可以减少切换过程给地面带来的影响。目前较常见的切换策略有MIPv6、FMIPv6、HMIPv6、SIGMA，这些切换策略教以前有很大的进步，但仍然各自存在着局限性，在未来阶段下，需要加强研究，将集中策略的优势集合起来，提升其综合性能。

2.4 负载均衡路由研究

人口密度不同的地区对于流量动态变化是不同的，针对这一问题，学界展开了深入的研究，有学者提出可以用流量偏差算法来搜集网络信息，利用中央节点执行FD算法来减少传播延时问题的产生。还有学者提出了分布式负载感知路由（distributed load-aware routing，DLAR）协议，采用分布式的方法处理复杂的卫星系统，并同时提供了一个逐跳机制分离流量负荷，以解决近极地地区发生的流量拥塞问题。

3 卫星网路技术今后发展方向

世界各国如美国、日本等国家，对于卫星网络技术的研究工作非常重视，为此，政府对网络事业的发展投入了大量的经费，这些经验都值得我们去学习。在未来阶段下，网络技术研究者需要解决多学科视角拓展、研究方法规范、研究成果转化等重要的问题，进一步完善现有的网络技术，在已有的技术基础上，借助卫星实验中的数据，构建出科学合理的研究方法。“事必有法，然后可成”，科学研究不仅需要科学的方法论作为指导原则，还要有创造性和预见性，更需要明确今后的发展方向，概括而言，主要包括两个方面：①研究经济适用的QoS路由。新一代卫星网络的研究核心问题是路由策略，目前的路由解决了特定条件下的问题，不具备通用的性能，设计出更实用更有效的路由是研究中必不可少的内容。②公平性端到端QoS保障技术。现有的技术不能满足从端到端之间的公平性，要解决这一问题，需要设计出高效、公平的保障技术。

4 结语

网络给人们的生产、生活带来了很多的便利，人们对网络的需求也越来越高。新一代卫星网络是当今研究的热点，各研究单位和研究人员经过了不断的努力，已经取得初步成果，但是，与发达国家相比，我国卫星网络技术的研究还处于初级阶段，目前的研究多集中在多播-路由、QoS路由的研究上，虽然已经解决了一系列的问题，但是离大范围的推广和应用还存在差异，因此，需要根据卫星拓扑结构动态以及移动性变化来研发新型技术，不断提升卫星网络技术的综合水平。

[1]王京林，晏坚，曹志刚.卫星星座网络中SIGMA与MIPv6移动性管理协议[J].清华大学学报（自然科学版），2010（05）.

[2]李德仁，龚健雅，邵振峰.从数字地球到智慧地球[J].武汉大学学报（信息科学版），2010（02）.

P209

A

1004-7344（2016）29-0249-01

�星网络QoS路由协议及其优化理论研究[D].清华大学，2007.

2016-9-23