卫星宽带通信系统

例题1
按照图7-6所示的慢启动－拥塞避免算法， 假设TCP在一条往返延时为100ms的移动卫 星链路上传输一个400KB的文件。如果TCP 发送的报文段大小为1KB，则： （1）发送完该文件需要用多少RTT？ （2）此次传输的有效吞吐量是多少？
70
超时
60
临界值
拥塞窗口CWND（KB）
50 40 30 20 10 0 0 5 10
功能
为用户或用户群提供Internet骨干网的高速接入 作为骨干传输网络，连接不同地理区域的Internet网络 运营商
• 西欧卫星转发器（36MHz）数目的供求情况
转发器需求 1995 业务 传统语音和数据 Internet中继 Internet接入 电视和视频 177 0 0 527 223 0 0.4 528 298 17.1 9.9 585 204 147 13 964 163 200 143 1207 1997 1999 2004 2009
（一）TCP概述
• TCP协议特点
► 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
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
接收端公告窗口 可用窗口 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
••••••
发出并已确认
发出但未确认
可立即发送
窗口滑动前无法发送
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
临界值 临界值 超时
15 20 25 归一化时间（RTT）
30
35
解：（1）传输完400KB大小的文件，需要用RTT数为24 （2）此次传输的有效吞吐量为： （400×8）/（24×0.1）=133.3 (Kbps)
例题2
假设TCP在卫星通信链路上实现一个扩展：允许窗 口大小远大于64KB。假设你正用这个扩展TCP在一 条往返延时为100ms的1Gbps移动卫星链路上传送 一个10MB的文件，而且TCP接收窗口为1MB。如果 TCP发送的报文段大小为1KB，在网络无拥塞、无 分组丢失的情况下： （1）当慢启动打开发送窗口达到1MB时，用了多 少RTT？ （2）发送该文件用了多少RTT？ （3）如果发送文件的时间由所需的RTT的数量与 链路延迟的乘积给出，这次传输的有效吞吐量是 多少？链路带宽的利用率是多少？
卫星宽带通信系统
目录
一、概述 二、卫星宽带通信系统结构 三、卫星TCP技术 四、卫星IP技术 五、国外卫星宽带通信系统
参考文献
Zhili Sun. Satellite Networking Principle and Protocols. John Wiley & Sons,Ltd., 2005 陈振国等. 卫星通信系统与技术. 北京：北京邮电大学出 版社，2003 DOUGLAS E. COMER著，林瑶等译. 用TCP/IP进行网际互连. 北京：电子工业出版社，1998 Chotikapong, Y.; Sun, Z. Evaluation of Application Performance for TCP/IP via Satellite Links. Satellite Services and the Internet, IEE Seminar on 17 Feb. 2000, Page(s):4/1 – 4/4.
快速恢复
慢启动
拥塞避免
超时？ 快速重传 是 否 接收到n个 重复确认
是
3、慢启动/拥塞避免机制
70
超时
60
临界值
拥塞窗口CWND（KB）
50 40 30 20 10 0 0 5 10
临界值 临界值 超时
15 20 25 归一化时间（RTT）
30
35
图7-6 慢启动-拥塞避免算法中CWND变化示意图
二、卫星宽带通信系统结构
• 交互式卫星宽带Internet 接入系统结构
直接接入用户 系统 信关站 用户站
LAN
用户群
ISP
Internet骨干网
• 非对称卫星宽带接入系统结构
高速前向链路 系统 信关站 ISP
Biblioteka Baidu
高速前向链路 系统 信关站 ISP
低速反向链路
地面网络 低速反向链路
Internet骨干网 (a) (b)
Internet骨干网
• 卫星宽带骨干传输系统结构
系统 信关站 ISP
系统 信关站 ISP
Internet骨干网
Internet骨干网
三、卫星TCP技术
几个概念：
（1）往返延时RTT 发送端从开始发送数据到它收到来自接收端的应答，所需时 间为信息传输的往返延时。 （2）连接容量（或带宽延时乘积） 发送端在接收到返回的应答信息之前所能发送的最大数据量， 它受到接收窗口( 接收窗口为带宽延时乘积)的限制。 连接容量=带宽RTT （3）长粗管道 对于给定的最大窗口尺寸(带宽延时乘积) ，大的往返延时将 限制连接带宽(即传输速率)，通常把带宽延时乘积较大的数据 连接称为“长粗管道”。
特点
传输速率高，如吉莱特（Gilat）公司与微软等合作推 出的利用双向VSAT实现的Internet接入服务，能提供下 行40Mb/s，上行153.6Kb/s的数据速率（但个人用户只 能获得下行400Kb/s、上行56～100Kb/s的速率） 为了独立于地面网络，多数卫星宽带通信系统使用微 波或激光星间链路实现卫星互连，构成空间骨干传输 网络 由于卫星链路的传输损耗大，在高速传输情况下，要 求用户使用具有较大口径的天线。因此，短时间内卫 星宽带系统将无法支持手持终端移动中的高速通信。
一、概述
• 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
卫星宽带通信系统的特点及功能