卫星通信导论上课课件-第7章 卫星宽带通信系统.ppt

第7章 卫星宽带通信系统 大 纲 引言 卫星宽带通信系统结构 卫星TCP技术 卫星IP技术 国外卫星宽带通信系统概况 卫星宽带通信系统实例 引言 随着人类社会对信息需求的不断增长，对Internet网络依赖性的不断提高，Internet业务和宽带综合业务已经逐步取代传统的低速话音和数据通信，成为通信网络中的主要业务 Internet业务和宽带综合业务也自然地成为了卫星通信当前迅速发展的应用领域 引言 续1 西欧卫星转发器数目的供求情况 卫星宽带通信系统结构 卫星宽带通信系统的主要功能 ?为用户或用户群提供Internet骨干网络的高速接入 ? 作为骨干传输网络，连接不同地理区域的Internet网络营运商 ? 为了独立于地面网络，多数卫星宽带通信系统将使用微波或激光星际链路实现系统的卫星互联，构成空间骨干传输网络 ? 由于卫星链路的传输损耗大，在高传输速率情况下，要求用户使用具有较大口径的接收和发射天线。因此，短时间内卫星宽带系统将无法支持手持终端的移动中高速通信。 卫星宽带通信系统结构 续1 交互式卫星宽带接入系统结构 卫星宽带通信系统结构 续2 非对称卫星宽带接入系统结构 卫星宽带通信系统结构 续3 卫星宽带骨干传输系统结构 卫星TCP技术 TCP协议概况 ? 面向连接的、端对端、进程对进程的可靠传输协议，为用户提供字节流传输服务 ? 基于不可靠的IP服务来提供可靠的数据传输，采用了端对端流量控制、拥塞控制和差错控制机制来保证服务的可靠性 ? 使用滑动窗口协议来实现端对端流量控制 ? 使用慢启动、拥塞避免、快速重传和快速恢复算法来完成拥塞控制 ? 使用确认信息包、定时器和重传机制来实现差错控制 卫星TCP技术 续1 滑动窗口协议 ? 接收端公告窗口即是发送滑动窗口，是接收端通告发送端的窗口大小数值 卫星TCP技术 续2 拥塞控制机制 ? TCP拥塞控制策略是在20世纪80年代后期由Van Jacobson提出 ? TCP的拥塞控制机制随TCP协议版本的不同而不同，在目前常见的TCP-Reno中，拥塞控制机制由慢启动算法、拥塞避免算法、快速重传和快速恢复算法构成 卫星TCP技术 续3 拥塞控制机制 ? 拥塞控制中，TCP发送端维护3个状态变量：拥塞窗口CWND、接收端公告窗口RWND和慢启动门限SSTHRESH ? CWND用于保证发送端不会使得网络超载 ? RWND用于保证发送端不会使得接收缓冲器溢出 ? TCP发送端可以发送的数据量是CWND和RWND的最小值 ? CWND、 RWND和SSTHRESH的均是以字节为单位计量，SSTHRESH一般在TCP连接建立时初始化为65535字节 卫星TCP技术 续4 慢启动算法 ? 是在一个新建立或恢复的TCP连接上发起数据流的方法 ? 当1个TCP连接建立后，CWND被初始化为1个最大报文段长度MSS，发送一个最大报文段长度的数据；在收到确认信号，CWND增加为2个最大报文段长度大小；当两个报文段得到确认后，CWND增加为4个最大报文段长度大小，以此类推。当CWND增大到SSTHRESH时，慢启动结束，进入拥塞避免阶段 ? 慢启动过程中，CWND的大小按指数增长 卫星TCP技术 续5 拥塞避免算法 ? 在拥塞避免阶段，发送端的CWND在每个往返程时间RTT内增加一个最大报文段长度，因此CWND按线性规律增长 卫星TCP技术 续6 报文段丢失的指示机制 ? 当网络拥塞发生时，就会丢失报文段 ? 有两种报文段丢失的指示方法：发生超时和接收到重复确认（DACK） ? 超时机制是发送端主观判断网络拥塞的方法，而重复确认则是发送端根据接收端的指示判断报文段丢失的方法 ? 超时和重复确认所引起的拥塞控制行为是完全不一样的 卫星TCP技术 续7 超时机制下的拥塞控制 ? 发送端在发送报文段后启动重传定时器，如果定时器溢出时还没有收到确认，发送端就重传该数据报文段，并将SSTHRESH重新设置为当前CWND值的一半，重启慢启动过程 卫星TCP技术 续8 重复确认机制下的拥塞控制 ? 接收端在接收到失序的报文段后，将立即产生一个重复确认DACK ? 对于接收端，由于不知道一个重复确认是由一个丢失的报文段引起的，还是由于仅仅出现了几个报文段的重新排序，因此需要等待少量重复确认到来 ? 假如只是一些报文段的重新排序，则在重新排序的报文段被处理并产生一个新的确认之前，只可能产生1 ~ 2个重复确认 卫星TCP技术 续9 重复确认机制下的拥塞控制 ? 如果连续收到3个或3个以上的重复确认，就认为是一个报文段丢失了，此时无需等待定时器的溢出，立即重传丢失的数据报文段，这就是快速重传算法