衛(wèi)星通信在Internet骨干網(wǎng)上的作用<1>

衛(wèi)星通信在Internet骨干網(wǎng)上的作用<1>（金少申）
    當(dāng)今世界Internet的迅猛發(fā)展，給信息產(chǎn)業(yè)帶來無限生機(jī)，同時也推動著通信技術(shù)
的進(jìn)步。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星通信在Internet骨干網(wǎng)的作用已日益突出。
一、衛(wèi)星通信與TCP/IP協(xié)議
    衛(wèi)星通信的優(yōu)勢體現(xiàn)在（1）獨(dú)特的無縫隙覆蓋能力：三顆同步衛(wèi)星就有實現(xiàn)除兩極
以外的全球通信，這種獨(dú)特的無縫隙覆蓋能力是其它通信手段無法比擬的。（2）組網(wǎng)靈
活快捷：利用衛(wèi)星通信系統(tǒng)的高功率密度、支持不對稱傳輸鏈路、廣播特性以及未來的
星上交換技術(shù)，可以構(gòu)建點(diǎn)對多點(diǎn)、多點(diǎn)對多點(diǎn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)復(fù)雜的廣域網(wǎng)。（3）對距離
的不敏感性：衛(wèi)星通信鏈路的成本與傳輸距離無關(guān)，是解決邊遠(yuǎn)地區(qū)和不發(fā)達(dá)地區(qū)通信
的重要手段，也是衛(wèi)星通信與其它通信方式相比較最具優(yōu)勢的特點(diǎn)之一。（4）抗災(zāi)害能
力強(qiáng)：在現(xiàn)代通信網(wǎng)中，衛(wèi)星通信作為應(yīng)急通信和地面通道的備份手段是必不可少的，
在抵抗地震，洪水等自然災(zāi)害的方面比光纜，微波具有更高的可靠險。正因為如此，衛(wèi)
星通信已成為Internet骨干網(wǎng)中一種重要的傳輸手段。
    Internet是世界上最大的計算機(jī)網(wǎng)，確切地說，它是“網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)”。Internet互
聯(lián)了各種網(wǎng)絡(luò)，如：分組交換網(wǎng)、以太網(wǎng)、局域網(wǎng)等，用戶可以通過數(shù)據(jù)專線或公眾電
話網(wǎng)連到Internet網(wǎng)上。這些網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)的關(guān)鍵是依靠TCP／IP（傳輸控制協(xié)議／網(wǎng)際協(xié)
議）。TCP／IP是地面網(wǎng)中廣泛采用的一種協(xié)議，是Internet的基本協(xié)議。隨著Internet
的迅速擴(kuò)張，網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了擁塞崩潰現(xiàn)象，為緩解擁塞TCP采用了一些擁塞控制機(jī)制，如擁
塞避免和慢啟動，快速啟動和快速恢復(fù)，這四種擁塞控制機(jī)制調(diào)整窗口大小進(jìn)行流量控
制。
    自Internet誕生之初，TCP／IP協(xié)議就運(yùn)用到衛(wèi)星鏈路上了，但是衛(wèi)星信道固有的特
點(diǎn)，對于TCP／IP來說，是有很大影響的，這種影響主要體現(xiàn)在兩個方面：
    （1）時延長
    通信衛(wèi)星位于赤道上空36000公里的同步軌道，從一個地球站發(fā)出的數(shù)據(jù)到達(dá)另一個
地球站的時延約280ms，通信時數(shù)據(jù)往返時延（RTT）需要560ms，
    這個時延遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地面光纜傳輸?shù)臅r延，而同步衛(wèi)星的傳輸時延是由電磁波的傳輸
速率與衛(wèi)星對地面的距離決定的，無法改變。這么長的時延，TCP發(fā)端需很長的時間確
認(rèn)數(shù)據(jù)包是否被正確接收，這十分不利于遠(yuǎn)程通信的交互式應(yīng)用。
    TCP協(xié)議采用的是確認(rèn)應(yīng)答方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，所以數(shù)據(jù)的傳輸性能不僅取決于信
道的帶寬，還與確認(rèn)應(yīng)答的時延有關(guān)。長時延勢必會使時延與帶寬的乘積加大。時延帶
寬積是指帶寬與RTT（秒）的乘積。在TCP協(xié)議中稱其為數(shù)據(jù)管道。數(shù)據(jù)管道的大小表明
在信道完全充分利用的情況下，在信道中傳輸?shù)珱]有被確認(rèn)的數(shù)據(jù)量。管道越大對數(shù)據(jù)
丟失的反應(yīng)越慢，對擁塞越不敏感。有資料表明，當(dāng)數(shù)據(jù)管道達(dá)到105Bits時，TCP的性
能將明顯下降。如衛(wèi)星傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是2Mbps，則衛(wèi)星數(shù)據(jù)管道的大小為2MbPS×560ms＝
1.12Mbps，已達(dá)到106bit的數(shù)量級。
    （2）信道誤碼率較高
    一般來說，衛(wèi)星信道的誤碼率會高于地面?zhèn)鬏斝诺�，典型的衛(wèi)星信道的誤碼率為
10－7。在TCP協(xié)議中一個很小的數(shù)據(jù)丟失就被認(rèn)為是擁塞，并采取措施控制擁塞，措施
之一是減小窗口尺寸。每當(dāng)網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)擁塞崩潰現(xiàn)象，TCP會自動縮小窗口尺寸，使發(fā)出
的數(shù)據(jù)包減少，以緩解網(wǎng)絡(luò)擁塞。而TCP判斷網(wǎng)絡(luò)是否發(fā)生擁塞的標(biāo)準(zhǔn)是接收數(shù)據(jù)包的
數(shù)量。如果接收到的數(shù)據(jù)包減少，那么TCP協(xié)議就認(rèn)為發(fā)生了網(wǎng)絡(luò)擁塞，并開始減小滑
動窗口的尺寸。然而當(dāng)數(shù)據(jù)包丟失是由于傳輸錯誤（如信道噪聲產(chǎn)生的誤碼），而不是
真正的擁塞時，減小窗口尺寸就會降低網(wǎng)絡(luò)頻帶的利用率。在衛(wèi)星信道中通常使用FEC
（前向糾錯）來改善誤碼率。
    上述問題，有關(guān)專家正在研究解決。解決的方法主要從兩方面考慮：一方面采用更
先進(jìn)調(diào)制編碼和糾錯技術(shù)降低誤碼率，使衛(wèi)星信道的傳輸質(zhì)量達(dá)到光纖信道的水平。另
一方面對TCP協(xié)議進(jìn)行改進(jìn)。如：減小傳輸窗口恢復(fù)時間；采用確認(rèn)機(jī)制（SACK）減小
重傳數(shù)據(jù)量；增加最大接收窗口以提高數(shù)據(jù)吞吐量等。
    盡管TCP／IP在衛(wèi)星鏈路中應(yīng)用時，還有不盡人意的地方，但這并不表明TCP／IP不
能在衛(wèi)星鏈路上應(yīng)用。實踐證明，采用TCP／IP協(xié)議，能夠使衛(wèi)星網(wǎng)與地面網(wǎng)尤其是
Internet網(wǎng)方便地互聯(lián)，實現(xiàn)天地互通。
二、CHINANET簡介
    CHINANET（中國公用計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)）是中國電信經(jīng)營的中國公用Internet，是中國
的Internet骨干網(wǎng)。1994年8月中國郵電電信總局與美國SPHINT公司簽訂協(xié)議，通過該
公司首先向中國公眾提供Internet服務(wù)。近年來，Internet在我國的發(fā)展異常迅猛，中
國互聯(lián)網(wǎng)信息中心（CNNIC）今年6月底的統(tǒng)計表明，我國上網(wǎng)計算機(jī)有650萬臺，上網(wǎng)
用戶1690萬戶， WWW站點(diǎn)約27289個。Internet國際電路總帶寬達(dá)1234Mbps。直接通達(dá)
的國家有：美國、加拿大、澳大利亞、英國、德國、法國、日本、韓國等。
    CHINANET于1995年4月向社會各界開放，經(jīng)過五年的建設(shè)CHINANET已覆蓋全國31省
市、自治區(qū)，共建有31個骨干網(wǎng)節(jié)點(diǎn)，其中在北京、上海、廣州建有三個高速出口與國
際網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)。國際出口總帶寬達(dá)291Mbps，其中有大部分是通過國際通信衛(wèi)星傳輸?shù)摹?br />    CHINANET由核億、層和接入層組成，核心層主要提供國內(nèi)高速中繼通道和連接接入
層，同時負(fù)責(zé)與國際Internet互聯(lián)，接八層負(fù)責(zé)提供各種接人端口和用戶接入管理。
    CHINANET網(wǎng)依托強(qiáng)大的分組交換網(wǎng)（CHINAPAC）、數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)（DDN）、公眾電話
網(wǎng)（PSTN）等公用網(wǎng)，采用國際上先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，無可置疑地成為中國國內(nèi)Internet
的主干網(wǎng)。特別是其擁有三個高速國際出口，使CHINANET在中國計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)中占據(jù)舉
足輕重的地位。目前國內(nèi)其他計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，一般通過租用專線電路與CHINANET連接，再
與國際Internet互聯(lián)。根據(jù)CNNIC今年6月底統(tǒng)計，這些網(wǎng)絡(luò)占有的國際出口容量分別為：
中國公用計算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)（CHINANET）達(dá)711Mbps，中國網(wǎng)通（CNCNET）達(dá)到377Mbps，中
國金橋信息網(wǎng)（CHINAGBN）達(dá)到69Mbps，中國聯(lián)通互聯(lián)網(wǎng)（UNINET）達(dá)到55Mbps。
    CHINANET靈活的接入方式和遍及全國各城市的接入點(diǎn)，使用戶可以方便地接入國際
Internet，共享Internet網(wǎng)上的全部資源和各種服務(wù)。此外，還可以利用 CHINANET網(wǎng)絡(luò)
平臺和網(wǎng)上用戶群，經(jīng)營各種服務(wù)或組建本系統(tǒng)的應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。尤其是 CHINANET為用戶提
供友好的中文界面，便于用戶使用Internet的網(wǎng)絡(luò)資源。