【精品课件】星上路由交换与处理技术
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路由协议与交换技术PPT3多层交换网络
有两种链路聚合协议： 1、PAgP是一个用于在检查Channel两端参数的一致性以及在出现增加链路或 链路失效时重新适配的管理协议，思科设备专用； 2、LACP是一种基于IEEE 802.3ad标准，能够实现链路动态聚合与解聚合的 协议。LACP通过LACPDU（Link Aggregation Control Protocol Data Unit ，链路聚合控制协议数据单元）与对端交互信息，非思科设备通用。
VTP配置步骤
若给VTP配置密码，那么本域内的所有交换机的VTP密码必须保持一 致。创建VTP域命令思科IOS系统
switch(config)#vtp domain DOMAIN_NAME 配置交换机的VTP模式 三种模式server client transparent(透明模式)
switch(config)# vtp mode server | client | transparent
思科几种聚合链路模式
• 其中，num是channel组号，为1～64。Channel组号只 在本地有效，链路两端的组号可以不一样。
• on：PAgP不进行操作，不管对方是怎样配置的，端口总 处理channeling状态，如果对方的模式也为on，正好形 成一个EtherChannel。建议不使用on模式。
0090.F510.79C1 /配置MAC地址 • Switch(config-if)#switchport port-security maximum 1 /限制此端口允许
通过的MAC地址数为1 • Switch(config-if)#switchport port-security violation shutdown /当发现
以太网链路聚合
链路聚合（英语：Link Aggregation）
VTP配置步骤
若给VTP配置密码，那么本域内的所有交换机的VTP密码必须保持一 致。创建VTP域命令思科IOS系统
switch(config)#vtp domain DOMAIN_NAME 配置交换机的VTP模式 三种模式server client transparent(透明模式)
switch(config)# vtp mode server | client | transparent
思科几种聚合链路模式
• 其中，num是channel组号，为1～64。Channel组号只 在本地有效，链路两端的组号可以不一样。
• on：PAgP不进行操作，不管对方是怎样配置的，端口总 处理channeling状态，如果对方的模式也为on，正好形 成一个EtherChannel。建议不使用on模式。
0090.F510.79C1 /配置MAC地址 • Switch(config-if)#switchport port-security maximum 1 /限制此端口允许
通过的MAC地址数为1 • Switch(config-if)#switchport port-security violation shutdown /当发现
以太网链路聚合
链路聚合（英语：Link Aggregation）
最新[信息与通信]第二章 交换、路由1讲学课件
![最新[信息与通信]第二章 交换、路由1讲学课件](https://img.taocdn.com/s3/m/3329610233d4b14e84246877.png)
信息存在交换机 内，传输时延大 无 可 可 较高 不适用
减小用户端信息 流量，时延大 无 可 可 高 视具体情况
34
附加：分组交换的两种方式
虚电路(VC：Virtual Circuit)方式 数据报(DG：Datagram)方式
35
虚电路
所谓虚电路方式，就是在用户数据传送前先要通过发送 呼叫请求分组建立端到端之间的虚电路；一旦虚电路建立 后，属于同一呼叫的数据分组均沿着这一虚电路传送，最 后通过呼叫清除分组来拆除虚电路。
8
ASON优点
ASON是由用户动态发起业务请求，自动选路， 并由信令控制实现连接的建立/拆除、融交换 和传送为一体的新一代光网络。结合国内运营 商传送网现状，ASON技术的引入可以解决目 前传送网面临的三大技术难题：
（1）快速提供电路的问题； （2）传输电路QoS的问题； （3）可以提供快速的保护恢复。
ASON技术的出现使对传输网的智能控制成为了可能。
GMPLS和大量的路由协议及信令技术的应用，使它具 有智能决策和动态调节能力，能根据客户的需求动态分 配光通道。
7
附加：ASON技术
2000年以后，光传送网技术出现了新的发展， 主要是自动交换光网络（Automatically Switched Optical Network，ASON）的出现， 其最突出的特征是在传送网中引入了独立的智 能控制平面，利用控制平面来完成路由自动发 现、呼叫连接管理、保护恢复等，从而对网络 实施动态呼叫连接管理。
40
数据报
数据报不需要预先建立逻辑连接，而是按照每个分组 头中的目的地址对各个分组独立进行选路。
虚电路是一种面向连接的方式（OC: Oriented Connection），即在呼叫前要事先建立虚连接；数据 报是一种无连接方式（CL: Connection Less），在呼 叫前不需要事先建立连接，而是边传送信息边寻路。
星上处理技术
星上处理技术[英文名称] on board processing technology[定义]为了卫星通信能与宽带综合业务数字网（ISDN）、异步转移模式（A TM）标准兼容，卫星与光缆无缝连接，卫星必须克服带宽、传输质量、时延、雨衰及保密等问题，还必须具备星上交换能力。
因此，只有通过星上处理技术来实现。
星上处理技术包括：比特再生、前向纠错、基带解调、路由切换、编路、功率可控矩阵、信道带宽可调（数字滤波）、波束成形、多波束天线和切换以及星间链路等技术。
[国外概况]1976年发射的林肯实验卫星（LES）－8、LES－9两颗军用实验卫星上，首次进行了简单的比特再生和几个波束的多波束天线技术等星上处理技术实验。
由于这一技术可以降低干扰、改善信道质量，在随后的军用通信卫星中普遍采用了此项技术。
在1975年发射的国际通信卫星Intelsat-IV A，采用了两个波束的天线，从此，多波束天线技术开始发展。
80年代，由于商用通信卫星的飞速发展，静止轨道频率资源短缺，而多波束的频率复用特性使其具备了巨大优势，从而得到迅速发展。
从几个波束发展到了几十个、上百个波束，技术也发生了根本性的变化。
目前，除了多波束频率复用特性外，提高卫星有效各向同性辐射功率（EIRP）从而降低对地面终端的要求，也越来越受到重视。
但不同波束之间的用户连接困难问题，则需要连接不同波束的微波切换矩阵。
1991年1月发射Inteolsat-F1及随后发射的F2首次采用了微波切换矩阵，实现了6个波束之间的互连。
1993年9月发射的先进通信技术卫星（ACTS）是美国国家航空航天局（NASA）为保持美国在通信卫星领域的领先地位而研制的一颗具有多项星上处理技术的先进技术实验卫星。
它开创了星上处理技术的新局面。
有众多美国公司参与了ACTS计划的先期研制，从而使他们在星上处理技术方面前进了一大步，并为其以后的发展打下了牢固的基础。
其中摩托罗拉公司开发了星上基带交换技术、TRW、Loral等公司研制了点波束天线技术和微波交换矩阵、电磁科学公司研制了波束成形网络、TRW、休斯等公司研制了Ka频段发射和接收设备、Comsat和BBW公司开发了网络控制技术。
路由与交换技术 PPT课件
上，但它们之间的通信就像在同一个物理网段上一 样; ❖ 一个VLAN就好像是一个孤立的网段，VLAN间不能 直接通信，实现VLAN间互联必须借助于路由器(或 具有三层交换功能的交换机）。
VLAN
• 广播控制 • 安全性 • 灵活性
VLAN分类
根据使用和管理VLAN的不同情况，VLAN分为两种： 静态VLAN和动态VLAN。
备份连接：
冗余拓扑
冗余拓扑
网段A
1/1
2/1
1/2
2/2
网段B
B
❖ 广播风暴
❖ MAC地址表不稳定
冗余拓扑-多帧复制
主机X发送单播帧到路由器 Y. 交换机A,B没有学习到路由器Y的MAC地址. 路由器 Y 将收到两份相同的帧.
生成树协议
生成树协议(Spanning Tree Protocol-STP) ，两个标准：802.1D、 802.1w。
IEEE802.1Q
符合IEEE802.1Q标准的以太网帧
DA SA Type Data CRC
标准以太网帧
DA SA tag Type Data CRC
TCI
TPID
Priority CFI VLAN ID
带有IEEE802.1Q标记的以太网帧
VLAN中继协议
VLAN技术独立于地理位置根据工作组或业务类型组织网络资源。 管理的不便（如VLAN跨交换机，则该交换机须配置VLAN），易生成网络网络
选举根端口：比较从各端口到达根桥的路径花费，最小的为根端口 选举指定端口：比较网段中各端口到达根桥的路径花费，最小的为
指定端口 路径花费相同则比较转发根桥BPDU的交换机ID；如ID同，比较端
口优先级，如端口优先级同，比较端口ID
VLAN
• 广播控制 • 安全性 • 灵活性
VLAN分类
根据使用和管理VLAN的不同情况，VLAN分为两种： 静态VLAN和动态VLAN。
备份连接：
冗余拓扑
冗余拓扑
网段A
1/1
2/1
1/2
2/2
网段B
B
❖ 广播风暴
❖ MAC地址表不稳定
冗余拓扑-多帧复制
主机X发送单播帧到路由器 Y. 交换机A,B没有学习到路由器Y的MAC地址. 路由器 Y 将收到两份相同的帧.
生成树协议
生成树协议(Spanning Tree Protocol-STP) ，两个标准：802.1D、 802.1w。
IEEE802.1Q
符合IEEE802.1Q标准的以太网帧
DA SA Type Data CRC
标准以太网帧
DA SA tag Type Data CRC
TCI
TPID
Priority CFI VLAN ID
带有IEEE802.1Q标记的以太网帧
VLAN中继协议
VLAN技术独立于地理位置根据工作组或业务类型组织网络资源。 管理的不便（如VLAN跨交换机，则该交换机须配置VLAN），易生成网络网络
选举根端口：比较从各端口到达根桥的路径花费，最小的为根端口 选举指定端口：比较网段中各端口到达根桥的路径花费，最小的为
指定端口 路径花费相同则比较转发根桥BPDU的交换机ID；如ID同，比较端
口优先级，如端口优先级同，比较端口ID
路由交换技术及应用(第3版)HCNP拓展教学资料PPT(2)
MSTID
ห้องสมุดไป่ตู้
Port
0
Ethernet1/0/13
0
Ethernet1/0/15
1
Ethernet1/0/13
1
Ethernet1/0/15
2
Ethernet1/0/13
2
Ethernet1/0/15
Role DESI ROOT DESI DESI DESI ROOT
STP State FORWARDING FORWARDING FORWARDING FORWARDING FORWARDING FORWARDING
工作模式
STP RSTP
MSTP
描述
只能和STP交换机交互，只能在端口上收发配置BPDU。
运行RSTP，如果检测到端口相邻的交换机运行在STP模式 下，则运行STP。
运行MSTP，如果检测到端口相邻的交换机运行在RSTP模 式下，则运行RSTP，如果检测到端口相邻的交换机运行 在STP模式，则运行STP。
:0.0
CIST Root Type
:PRIMARY root
[SWB]stp instance 0 root secondary
[SWB]display stp instance 0
-------[CIST Global Info][Mode MSTP]-------
CIST Bridge
:4096.000f-e212-f890
Protection NONE NONE NONE NONE NONE NONE NONE NONE NONE NONE
Page19
目录
1. MSTP基本概念 2. MSTP高级配置
Page20
网络基础-交换路由网络技术网络设备-PPT资料110页
sw2
10.0.0.6/24
Pc1
Pc2
例举pc1 ping pc3的通信过程
11.0.0.2/24 Pc3
第一步 应用程序生成数 据
Pc1 10.0.0.5/24
Data
Application Presentation
Session Transport Network Data Link Physical
– 路由器 – 三层交换机
2019/10/16
121
路由与交换
---路由原理
概述
• 路由过程是将数据报文从一个逻辑网段转发 到其它网段的过程
• 路由器可以完成这种逻辑网段间流量转发工 作
• 路由器主要完成以下两种功能
– 路由：学习和维护路由表 – 交换：完成从路由器入端口到出端口的数据报
文的转发
第六步 交换机1接收到数据包
Application
sw1
Frame Head
IP Head
TCP/UDP Head
DATA
Presentation Session
Transport
Pc1 10.0.0.5/24
Network Data Link
Physical
检查链路层包头目的字段，查看是否为自己接口的mac址，或广播（0xffffffffffff）, 若是其中之一则去掉链路层包头，并送上层协议处理。若不是，则交换机知道是需要 进行转发的数据包，则查找mac地址表。
第二步 调用传输层服务
Pc1 10.0.0.5/24
TCP/UDP Head
DATA
Application Presentation
Session Transport Network Data Link Physical
精品课件-路由交换技术与应用-第23章
1 第23章 HDLC协议的数据配置
23.1 HDLC协议配置的基本步骤(命令) 23.2 HDLC协议配置实例 小结
2
主要内容： HDLC协议配置的基本步骤(命令) HDLC协议配置实例
3
23.1 HDLC协议配置的基本步骤(命令)
HDLC协议配置的基本步骤(命令)如下： (1) 选择要配置的接口并进入接口配置模式： interface <interface-name> (2) 为接口配置帧中继封装： encapsulation hdlc (3) 在接口配置模式下，配置接口的IP地址： ip address <ip-addr> <net-mask> [<broadcast-addr>] [secondary]
7
小结
本章主要讲述了： (1) HDLC协议配置的基本步骤； (2) HDLC在实际的广域网中的应用(配置实例)。
8
每一种知识都需要努力， 都需要付出，感谢支持！
9
知识就是力量，感谢支持 ！
10
----谢谢大家！！
4 23.2 HDLC协议配置实例 如图23-1所示，GAR1和GAR2通过E1接口相连，封装HDLC。
5 图23-1 HDLC协议的配置实例
6
GAR1的配置(GAR2的配置和GAR1的配置相同)： ZXR10_R1(config)# interface ce1_1/1.1 ZXR10_R1(config-if)# encapsulation hdlc ZXR10_R1(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
23.1 HDLC协议配置的基本步骤(命令) 23.2 HDLC协议配置实例 小结
2
主要内容： HDLC协议配置的基本步骤(命令) HDLC协议配置实例
3
23.1 HDLC协议配置的基本步骤(命令)
HDLC协议配置的基本步骤(命令)如下： (1) 选择要配置的接口并进入接口配置模式： interface <interface-name> (2) 为接口配置帧中继封装： encapsulation hdlc (3) 在接口配置模式下，配置接口的IP地址： ip address <ip-addr> <net-mask> [<broadcast-addr>] [secondary]
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小结
本章主要讲述了： (1) HDLC协议配置的基本步骤； (2) HDLC在实际的广域网中的应用(配置实例)。
8
每一种知识都需要努力， 都需要付出，感谢支持！
9
知识就是力量，感谢支持 ！
10
----谢谢大家！！
4 23.2 HDLC协议配置实例 如图23-1所示，GAR1和GAR2通过E1接口相连，封装HDLC。
5 图23-1 HDLC协议的配置实例
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GAR1的配置(GAR2的配置和GAR1的配置相同)： ZXR10_R1(config)# interface ce1_1/1.1 ZXR10_R1(config-if)# encapsulation hdlc ZXR10_R1(config-if)#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
《路由与交换技术》课件——第六章：交换技术
② 转发/ 过滤决定：当在某个接口上收到帧时，交换机就查看其目的硬件地址 ，并在MAC数据库中找到其外出的接口。帧只被转发到指定的目的端口。
③ 避免环路：如果为了提供冗余而在交换机之间创建了多个连接，网络中就 可能产生环路。在提供冗余的同时，可使用生成树协议(Spanning Tree Protocol，STP)来防止产生网络环路。
6.1.2 转发/过滤决定
• 当帧到达交换机接口时，交换机就将其目的地址与转发/过滤MAC数据库中的地址 进行比较。如果目的硬件地址是已知的且已列在数据库中，帧就只被发送到正确 的外出接口。交换机不会将帧送往除了目的地接口之外的任何其他接口，这样就 保留了在其他网段上的带宽，这种方式称为帧过滤。
• 如果目的硬件地址没有被列在MAC数据库中，帧就被广播到除了发送帧的接口之外 的所有其他活动的接口。如果某台设备响应了此广播，MAC数据库就会用此设备的 接口地址(位置)进行更新。
18
6.2.3 生成树端口状态
阻塞(Blocking):被阻塞的端口将不能转发帧，它只监听BPDU。设置阻塞状态的意图是防 止使用有环路的路径。当交换机加电时，默认情况下所有的端口都处于阻塞状态。 侦听( L i s t e n i n g ) : 端口都侦听BPDU，以确信在传送数据帧之前，在网络上没有环路产生。 处在侦听状态的端口，在没有形成MAC地址表时，就准备转发数据帧。 学习(Learning):交换机端口侦听BPDU，并学习交换式网络中的所有路径。处在学习状态 的端口形成了MAC地址表，但不能转发数据帧。转发延迟意味着将端口从侦听状态转换 到学习状态所花费的时间，默认时设置为15秒，可以用命令show spanning-tree显示出来。 转发(Forwarding):在桥接的端口上，处在转发状态的端口发送并接收所有的数据帧。如 果在学习状态结束时，端口仍然是指定端口或根端口，它就进入转发状态。 禁用(Disabled):从管理上讲，处于禁用状态的端口不能参与帧的转发或形成STP。处于禁 用状态下，端口实质上是不工作的。
③ 避免环路：如果为了提供冗余而在交换机之间创建了多个连接，网络中就 可能产生环路。在提供冗余的同时，可使用生成树协议(Spanning Tree Protocol，STP)来防止产生网络环路。
6.1.2 转发/过滤决定
• 当帧到达交换机接口时，交换机就将其目的地址与转发/过滤MAC数据库中的地址 进行比较。如果目的硬件地址是已知的且已列在数据库中，帧就只被发送到正确 的外出接口。交换机不会将帧送往除了目的地接口之外的任何其他接口，这样就 保留了在其他网段上的带宽，这种方式称为帧过滤。
• 如果目的硬件地址没有被列在MAC数据库中，帧就被广播到除了发送帧的接口之外 的所有其他活动的接口。如果某台设备响应了此广播，MAC数据库就会用此设备的 接口地址(位置)进行更新。
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6.2.3 生成树端口状态
阻塞(Blocking):被阻塞的端口将不能转发帧，它只监听BPDU。设置阻塞状态的意图是防 止使用有环路的路径。当交换机加电时，默认情况下所有的端口都处于阻塞状态。 侦听( L i s t e n i n g ) : 端口都侦听BPDU，以确信在传送数据帧之前，在网络上没有环路产生。 处在侦听状态的端口，在没有形成MAC地址表时，就准备转发数据帧。 学习(Learning):交换机端口侦听BPDU，并学习交换式网络中的所有路径。处在学习状态 的端口形成了MAC地址表，但不能转发数据帧。转发延迟意味着将端口从侦听状态转换 到学习状态所花费的时间，默认时设置为15秒，可以用命令show spanning-tree显示出来。 转发(Forwarding):在桥接的端口上，处在转发状态的端口发送并接收所有的数据帧。如 果在学习状态结束时，端口仍然是指定端口或根端口，它就进入转发状态。 禁用(Disabled):从管理上讲，处于禁用状态的端口不能参与帧的转发或形成STP。处于禁 用状态下，端口实质上是不工作的。
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第4章 星上路由交换与处理技术
目录
一、星上交换技术 二、卫星网络路由技术 三、星上处理技术 四、星载转发器 五、星上抗干扰技术
一、星上交换技术
• 星上交换是指根据用户信息的不同种类、目标地址， 对信息进行分类、打包和安排合适的传输路径，完 成信息的高效传输。卫星系统的业务数据、信令、 测控及网络管理信息，其交换均在星上完成。
• 对于星载基带交换，首先要将射频信号变成中频， 解调后得到基带信号，再进行交换。基带信号携带 目标信息，星上交换开关将传送到同一目标的信息 打包，提供给相应的转发器，经过调制并上变频后， 发往相应的目标。
星上交换的意义
• 减少传输时延，星载多波束通过交换来改 善业务传输的实时性，解决大容量的信息 高速传输问题
• 星间链路可以扩大覆盖范围，星间路由需 要星上交换来完成
• 上下行链路可以选择不同的频段和带宽， 且用户和用户之间的业务交换不必经过关 口站进行，频率利用效率高
星上交换需考虑的因素
• 业务类型
– 语音业务：电路交换 – 低速数据业务：分组交换 – 宽带多媒体业务：ATM快速分组交换
• 业务量
– 小业务量：电路或分组交换 – 大业务量：ATM交换
– 星载ATM交换：ATM信元为53字节的定长短包，实现对 链路资源的时分统计复用。在星上完成多路复用/分接、 信道编码/解码、星上快速分组交换。
– 星载IP交换：将数据封装在传输层协议数据单元中，然 后添加IP控制信息，形成IP分组。路由是核心，路由器 节点对分组进行选路、转发以及路由表的管理。
• 星载分组交换必须优化设计信元的长度和 格式以适应卫星通信系统的业务信息流程、 应用特点和要求
– 将星上接收的所有射频信号进行下变频到中频， 解调得到基带信号后再交换
宽带卫星通信中的交换
宽带卫星通信是未来的重点发展方向之一，需要很高的EIRP和G/T值，点波 束可以满足此要求。信息交换在波束之间进行，不仅在同一波束的不同用户 之间进行，还要在不同波束用户之间进行。以IPSTAR系统为例说明。
IPSTAR-1卫星
• 轨道位置：东经119.5o • 卫星容量
– 45 Gbps (前向25/回传20， 支持1300万用户)
– 以上为使用120cm天线计算 得出的标称容量
• 94个波束覆盖整个亚太地区 – 84 个点波束 – 3 个成形波束 – 7 个广播波束 以及18 个Ka-band馈电波束
• 缺点
– 每次建立链路需要通过控制信道向中心站申请， 信道频繁切换时效率低
– 不在星上解调，会使噪声累加，传输性能恶化 – 难以实现链路资源的统计复用
星载分组交换
• 星载分组交换：以数据分组为交换单位，数据分组 携带源地址、目的地址等信息，在星上交换节点采 用存储转发的传输方式。基于统计复用技术，分组 通过排队、调度等处理共享带宽资源。分为星载 ATM交换和星载IP交换。
Ka 用户1
Ka 用户2
频率
WGS的星载交换实现示意图
（以2个星地上行链路信道和2个星地下行链路信道为例）
星地上行链路信号采用FDMA方式，任何一个用户的信号可以占用1个 或者相邻的几个子频带，属于不同用户的子频带之间具有保护间隔。
星载电路交换的优缺点
• 优点
– 不需要在业务信号中携带通信协议 – 星上设备可靠性高，费用较低
• 可以采用两类长度的定长包格式来承载各 类业务、信令、测控和网管信息的传送
– 短包负责承载时延敏感的低速话音业务
– 长包针对数据业务、系统信令、测控和网络管 理信息的数据类信息传送
星载分组交换的优缺点
• 优点
– 对链路带宽资源采用时分统计复用，能够实现 带宽的按需分配
– 星地上下行链路分开设计，实现各自的最优化
• 现有星载电路交换技术
– 星载交换－时分多址（SS/TDMA）
– 星载交换－频分多址（SS/FDMA）
– 星载交换－码分多址（SS/CDMA）
星上交换－时分多址（SS-TDMA）
交换矩阵示意图
不同时隙的开关连接状态
通路 上行 下行
时段
波束 波束
T1
12
上行 下行 波束 波束
21
上行 下行 波束 波束
IPSTAR-1卫星对中国的覆盖
23个Ku波段双向 点波束覆盖中国 中东部地区
1个双向成形波束 覆盖中国西部地 区
1 个 Ku 波 段 单 向 广播波束重叠覆 盖中东部地区
通信容量:约12Gbps
3个关口站：北京、 上海、广州
成形波束
点波束
广播波束
星上交换体制
• 星载电路交换 • 星载分组交换
34
上行 下行 波束 波束
43
T2
1 3 2 23 1 4 4
T3
1 4 2 33 2 4 1
T4
1 1 2 43 3 4 2
星上交换－频分多址(SS-FDMA)
Ka 用户1 0
X 用户1 0
Ka 用户2
X 用户2
Ka 用户M
频率
X 用户N
频率
用户信 号分离
＋ 交换
＋ 交换后
合成
X 用户2 0
X 用户3 0
• 缺点
– 系统实现与特定的体制相关联，星上交换软件 升级困难
– 星载分组交换需要解调、译码变成基带后交换， 交换完成后需要重调制、重编码，增加了星上 载荷及系统的复杂性
电路交换和分组交换的比较
• 效率：电路交换为固定复用,利用效率低；分组交换 为统计复用,利用效率高。
• 切换：电路交换切换时需要复杂的信令处理重新进行 电路的建立、维护和拆除,实现切换较复杂。分组交 换不需要复杂的信令处理,实现切换较简单。
– 星载ATM交换 – 星载IP交换
• 星载MPLS
星载电路交换
• 收发双方在通信前建立一条被双方独占的物理传送通 路，占用资源可以是时隙/子频带/扩频码。若利用时 隙来承载业务，在通信过程中该时隙由收发双方固定 使用，只有当双方通信结束，其他用户才能再用。网 络资源利用效率较低。
• 在星间链路切换时，需要重新进行时隙电路的分配和 大量的信令处理，用户的服务质量很难得到保证。
• 网络结构
– 星形结构：交换在关口站进行 – 网状结构：主要的交换在星上进行，地面关口站主要承
担系统内用户与系统外用户之间的接口及简单交换任务
星上交换的实现方法
• 对微波射频信号进行交换
– 转发器装载具有交换功能的受控微波开关矩阵， 在多波束卫星上利用动态接续矩阵进行波束射频 信号的交换
• 对基带信号进行交换
目录
一、星上交换技术 二、卫星网络路由技术 三、星上处理技术 四、星载转发器 五、星上抗干扰技术
一、星上交换技术
• 星上交换是指根据用户信息的不同种类、目标地址， 对信息进行分类、打包和安排合适的传输路径，完 成信息的高效传输。卫星系统的业务数据、信令、 测控及网络管理信息，其交换均在星上完成。
• 对于星载基带交换，首先要将射频信号变成中频， 解调后得到基带信号，再进行交换。基带信号携带 目标信息，星上交换开关将传送到同一目标的信息 打包，提供给相应的转发器，经过调制并上变频后， 发往相应的目标。
星上交换的意义
• 减少传输时延，星载多波束通过交换来改 善业务传输的实时性，解决大容量的信息 高速传输问题
• 星间链路可以扩大覆盖范围，星间路由需 要星上交换来完成
• 上下行链路可以选择不同的频段和带宽， 且用户和用户之间的业务交换不必经过关 口站进行，频率利用效率高
星上交换需考虑的因素
• 业务类型
– 语音业务：电路交换 – 低速数据业务：分组交换 – 宽带多媒体业务：ATM快速分组交换
• 业务量
– 小业务量：电路或分组交换 – 大业务量：ATM交换
– 星载ATM交换：ATM信元为53字节的定长短包，实现对 链路资源的时分统计复用。在星上完成多路复用/分接、 信道编码/解码、星上快速分组交换。
– 星载IP交换：将数据封装在传输层协议数据单元中，然 后添加IP控制信息，形成IP分组。路由是核心，路由器 节点对分组进行选路、转发以及路由表的管理。
• 星载分组交换必须优化设计信元的长度和 格式以适应卫星通信系统的业务信息流程、 应用特点和要求
– 将星上接收的所有射频信号进行下变频到中频， 解调得到基带信号后再交换
宽带卫星通信中的交换
宽带卫星通信是未来的重点发展方向之一，需要很高的EIRP和G/T值，点波 束可以满足此要求。信息交换在波束之间进行，不仅在同一波束的不同用户 之间进行，还要在不同波束用户之间进行。以IPSTAR系统为例说明。
IPSTAR-1卫星
• 轨道位置：东经119.5o • 卫星容量
– 45 Gbps (前向25/回传20， 支持1300万用户)
– 以上为使用120cm天线计算 得出的标称容量
• 94个波束覆盖整个亚太地区 – 84 个点波束 – 3 个成形波束 – 7 个广播波束 以及18 个Ka-band馈电波束
• 缺点
– 每次建立链路需要通过控制信道向中心站申请， 信道频繁切换时效率低
– 不在星上解调，会使噪声累加，传输性能恶化 – 难以实现链路资源的统计复用
星载分组交换
• 星载分组交换：以数据分组为交换单位，数据分组 携带源地址、目的地址等信息，在星上交换节点采 用存储转发的传输方式。基于统计复用技术，分组 通过排队、调度等处理共享带宽资源。分为星载 ATM交换和星载IP交换。
Ka 用户1
Ka 用户2
频率
WGS的星载交换实现示意图
（以2个星地上行链路信道和2个星地下行链路信道为例）
星地上行链路信号采用FDMA方式，任何一个用户的信号可以占用1个 或者相邻的几个子频带，属于不同用户的子频带之间具有保护间隔。
星载电路交换的优缺点
• 优点
– 不需要在业务信号中携带通信协议 – 星上设备可靠性高，费用较低
• 可以采用两类长度的定长包格式来承载各 类业务、信令、测控和网管信息的传送
– 短包负责承载时延敏感的低速话音业务
– 长包针对数据业务、系统信令、测控和网络管 理信息的数据类信息传送
星载分组交换的优缺点
• 优点
– 对链路带宽资源采用时分统计复用，能够实现 带宽的按需分配
– 星地上下行链路分开设计，实现各自的最优化
• 现有星载电路交换技术
– 星载交换－时分多址（SS/TDMA）
– 星载交换－频分多址（SS/FDMA）
– 星载交换－码分多址（SS/CDMA）
星上交换－时分多址（SS-TDMA）
交换矩阵示意图
不同时隙的开关连接状态
通路 上行 下行
时段
波束 波束
T1
12
上行 下行 波束 波束
21
上行 下行 波束 波束
IPSTAR-1卫星对中国的覆盖
23个Ku波段双向 点波束覆盖中国 中东部地区
1个双向成形波束 覆盖中国西部地 区
1 个 Ku 波 段 单 向 广播波束重叠覆 盖中东部地区
通信容量:约12Gbps
3个关口站：北京、 上海、广州
成形波束
点波束
广播波束
星上交换体制
• 星载电路交换 • 星载分组交换
34
上行 下行 波束 波束
43
T2
1 3 2 23 1 4 4
T3
1 4 2 33 2 4 1
T4
1 1 2 43 3 4 2
星上交换－频分多址(SS-FDMA)
Ka 用户1 0
X 用户1 0
Ka 用户2
X 用户2
Ka 用户M
频率
X 用户N
频率
用户信 号分离
＋ 交换
＋ 交换后
合成
X 用户2 0
X 用户3 0
• 缺点
– 系统实现与特定的体制相关联，星上交换软件 升级困难
– 星载分组交换需要解调、译码变成基带后交换， 交换完成后需要重调制、重编码，增加了星上 载荷及系统的复杂性
电路交换和分组交换的比较
• 效率：电路交换为固定复用,利用效率低；分组交换 为统计复用,利用效率高。
• 切换：电路交换切换时需要复杂的信令处理重新进行 电路的建立、维护和拆除,实现切换较复杂。分组交 换不需要复杂的信令处理,实现切换较简单。
– 星载ATM交换 – 星载IP交换
• 星载MPLS
星载电路交换
• 收发双方在通信前建立一条被双方独占的物理传送通 路，占用资源可以是时隙/子频带/扩频码。若利用时 隙来承载业务，在通信过程中该时隙由收发双方固定 使用，只有当双方通信结束，其他用户才能再用。网 络资源利用效率较低。
• 在星间链路切换时，需要重新进行时隙电路的分配和 大量的信令处理，用户的服务质量很难得到保证。
• 网络结构
– 星形结构：交换在关口站进行 – 网状结构：主要的交换在星上进行，地面关口站主要承
担系统内用户与系统外用户之间的接口及简单交换任务
星上交换的实现方法
• 对微波射频信号进行交换
– 转发器装载具有交换功能的受控微波开关矩阵， 在多波束卫星上利用动态接续矩阵进行波束射频 信号的交换
• 对基带信号进行交换