IP卫星通信范文（精选11篇）

IP卫星通信 第1篇

一个基于IP协议的卫星通信系统,传输包括视频、语音和实时数据等多媒体信息。在系统建设初期应当对其业务承载能力及传输性能做出评估,即在模拟系统上建设网络实验平台、设计合理的测量方法和研制性能测试综合软件等。通过性能评估,可提前发现卫星通信系统性能是否满足用户需求以降低系统建设风险。

1 网络性能指标

网络性能是由网络测量的一组指标参数来评价的,目前,IETF的IPPM定义的指标包括连通性单向延迟、单向包丢失、往返延迟等。在本文的专用网络(带宽限制较小,一般为2 MB)性能测试过程中,测试的网络性能指标包括带宽、误码率和延时,通过实验找出对当前网络业务性能最敏感的测量指标作为关键指标集。对多媒体网络,需要进一步判断出分别影响数据传输、语音传输和视频传输的关键指标集。在卫星通信网络实验平台上,利用卫星信道模拟器的误码和延时性能向网络信道中附加误码和延时参数,通过实验的方法研究卫星通信网络的误码率、延时和链路带宽对不同网络业务性能的影响。

2 评估测试系统

根据评估测试要求搭建测试平台,系统连接框图见图1。其中图像编解码器的编码速率和系统码流速率可以调整,语音网关不可以调整数据速率,测试计算机则根据测试要求进行不同速率的收发数据测试。路由器对出口数据速率限制为2Mb/s。

2.1 卫星信道模拟器

基于L M S模型的卫星信道模拟器可以模拟卫星星地链路特性,提供8路仿真的双向数字信道,能够根据星地链路收发信机参数、用户所处环境参数、工作频段参数等,实时仿真星地链路进行数据通信时的误码、误帧、延时等信道特性。其主要参数指标如下:

(1)容量:8路仿真的双向数字信道;

(2)信道接口:每路均具有10/100 Mb/s以太网接口,可同时连接8个独立工作的网络节点;

(3)误码间隔0~2 000 bit,误码长度0~16 bit,误码范围0~10-7;

(4)延时:1 ms~200 ms,精度0.1ms;

(5)参数设置:可以设置的参数包括调制方式、延时、信噪比,每路的参数设置互不影响。

实验网络中的卫星信道模拟器具有以下特点:只涉及星地链路,主要考虑传输延时和无线误码2个基本特性。误码特性模块和延时特性模块如图2所示,可以通过改变模拟器的参数改变网络的特性。

2.2 网络测量方法

网络测量的方法和工具多种多样,可以分为主动测量和被动测量两大类。主动测量通过向网络中注入探测流量来进行,通过结果响应数据来获得网络状态信息;被动测量是在网络的主要出入口监听和记录网络中的分组流量并进行测量,从中提取数据,进行分析从而得到网络状态信息。

在网络测评中,确定网络性能指标或测度最为关键,直接影响网络测评的内容及其全面性、合理性和有效性。例如带宽、时延、时延抖动、丢包率、流量或吞吐量等指标都是众所周知的测度。目前I E T F s IPPM(IP Performance Metrics)定义的网络测量指标分为R F C已经定义的指标和目前还是IETF中的一个草案的指标,前者包括连通性(R F C 2 6 7 8)、单向延迟(R F C2679)、单向包丢失(RFC 2680)、往返延迟(RFC 2681),后者包括瞬间包延迟变化、I P包延迟变化、单向丢失模式采样。

2.3 测试方法及性能参数选择

采用主动测试方法:在网络上布置测试机器,主动发送测试流量,如,从A端到B端,获得两端点间的测试结果信息。

选择的网络测量内容包括带宽、时延、时延抖动、丢包率、流量和吞吐量等。

2.4 测试要点

将实验网络设为2Mb/s带宽,逐步加大图像业务I P数据流量,测量信息丢包率、时延和时延抖动等指标,目测视频传输的性能情况,标定上述指标的可容忍度。

在给定业务容量情况下,逐步调低网络传输速率,按照标定指标进行判断,得出传输给定业务的所需的最小带宽。

加入卫星信道模拟器,逐步加入噪声或加大时延,测试信息传输丢包率的变化情况,绘制丢包率、时延、噪声功率的双变量曲线。

变化业务数,记录视频性能变化、各段带宽值的变化、各段时延值变化,丢包率指标变化,查找卫星通信网络在带宽和时延上的“瓶颈”。

3 测试程序架构

测量程序采用Winpcap+Winsock的层次化测量架构。

Winpcap源于Berkley Packet Filter(BPF)和libpcap函数库,支持Win32的网络监测程序设计。Winsock是人们很熟悉的Windows套接字编程工具,源于Berkley Socket技术。这两款网络开发工具各有特色,结合使用可以取长补短,提高软件开发的效率,增强软件的运行性能。Winpcap支持网络原始数据包的接收和发送,绕开了TCP/IP协议栈,有利于高速的数据包检测和分析;支持对数据包的过滤。

Winsock是建立在TCP/IP协议栈之上的程序开发工具,提供面向连接和的连接得网络服务,可以大大降低程序开发工作量。

程序采用三层架构:网络接口层、网络层、测试层。

其中网络接口层就是网卡驱动程序模块,负责程序与网络设备间的交互。

网络层包括两部分:一个是基于网络数据包过滤器(N P F)的网络模块,一个是基于T C P/I P的网络模块。

测试层通过Winpcap编程接口来访问N P F,检测出原始数据包并获取数据包到达时刻;通过W i n s o c k编程接口来访问T C P/I P,获取T C P会话信息。主从程序测试层均包括两个基本功能模块:数据包检测和T C P会话。数据包检测模块利用W i n p c a p接口获取网络中的原始数据包,测量开始后,主程序数据包检测模块直接解析出发送端计算机发出的数据包I P标志,记录进主测试窗口,从程序的数据包检测模块直接解析出接收端计算机接收的数据包IP标志,记录进从测试窗口,同时记录视频包的达到时刻;T C P会话模块利用Winsock接口建立主从程序间的TCP连接,控制测量步骤,并交互测量过程中获取的数据。窗口调节模块利用这两个基本功能动态调整测试窗口尺寸。根据正确接收的数据包和主程序通知确认的数据包序列,从程序的丢包确认模块检查数据包的丢失情况,并把丢包数据反馈给主程序。根据反馈的丢包信息,主程序的丢包率计算分析模块计算丢包率。从程序的延迟计算模块通过时间提取,计算相继到达视频包的延迟,并通过T C P会话连接将最后的延迟统计值返回给主程序的延迟获取模块。

4 测试结果及评估

4.1 测试结果

利用P C M限定网络链路带宽为1 2 8K b/s,设置卫星信道模拟器的延时为1ms。在不同误码率下,利用TCP文件传输工具在计算机1和计算机2之间传输2 7KB的文件。改变模拟器延时,再次测试不同误码率下利用TCP协议传输27 KB文件的速率和重传率等参数,实验数据取3次测量结果的平均值。通过分析实验数据,找出误码率和延时对TCP文件传输的影响,如图4所示。可以看出,误码率对卫星通信网络TCP文件传输速率有很大影响。随着误码率的增大,TCP文件传输速率急剧下降,当误码率大于10~4时,文件基本无法传输,对于TCP协议来说,网络近似中断。在相同误码率下,小于200 ms的链路延时只会引起卫星通信网络TCP文件传输速率的下降,且延时的增加引起传输时间的增长,但不会引起丢包。当链路时延大于TCP协议3次握手应答时间范围时,会引起TCP文件传输丢包。

4.2 评估结果

通过将测量软件用于试验系统进行模拟测试,结果如下:(1)业务承载能力,在2Mb/s卫星信道通信容量下,最多可传输1,700Kb/s有效数据,满足设计需要;(2)传输性能,长延时和突发误码情况下,视频丢包≤1/M,语音通话清晰可懂,满足设计需要。

5 结束语

作为卫星通信网络设计和运行管理的重要组成部分,卫星通信系统性能评估越来越受到人们的重视。本文提出了一种基于IP协议的卫星通信系统评估要求和评估方法,并进行了评估测试。后续的卫星系统测试结果与评估测试结果基本符合,从而证明评估系统对基于IP协议的卫星通信系统可行性分析具有一定的指导意义。在今后的工作中,将根据项目要求,加强故障管理功能研究,并把网络性能测试和故障定位技术推广到新一代卫星通信网络中。

摘要：针对卫星通信系统网络化的趋势日益增强,提出一种基于IP协议的卫星通信系统性能评估方法。首先,提出基于IP协议的卫星通信性能评估系统设计要求,其次根据卫星信道的特性设计卫星信道模拟器和软件测试方法,最后搭建基于IP协议的卫星通信系统性能评估系统进行评估测试,给出评估结果并对这种评估方法提出了改进措施。

关键词：卫星通信,IP协议,网络测试,卫星信道模拟器

参考文献

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[5]Allman M.Measuring End-to-end BulkTransfer Capacity.In Proceedings of ACMSIGCOMM Internet Measurement Workshop,2001-11

异步串行通信接口的IP核设计 第2篇

摘要：异步串行通信接口(SCI)因其结构简洁、使用方便，因而在各类MCU、DSP和MPU芯片设计中获得广泛的应用。本文给出一种以状态机为控制核心、以数据流为执行中心的异步串行通信接口IP核结构设计的通用方法。此方法已在笔者所设计的DSP芯片中得到验证。

关键词：SCI IP核设计 状态机 数据流

引言

目前，基于传统IC芯片的微电子应用系统设计技术正在转向基于知识产权(IP，Intellectual Property)核的片上系统(SoC，System on Chip)技术发展。另外，IC设计在国内的发展很快，各种规模的IC设计中心和公司不断出现。因此，IP核的设计已开始逐渐成为国内微电子系统设计的一项支撑技术。从应用功能角度划分IP核有两大类：微处理器IP核(如8位8051核、32位ARM核等)和各种接口IP核(如LCD控制器、各种串行总线接口IP核等)。本文以异步串行通信接口(SCI，Serial Communication Interface)接口IP核结构设计为例，说明SCI、UART、SPI、USB等接口IP核的设计方法。

SCI的通信方式采用标准NRZ格式来进行外设间的异步数字通信。因其结构简法，通常嵌入到DSP、MCU和MPU或外设控制芯片内部，作为芯片的一个接口功能模块。SCI通常由三个功能单元构成：波特率脉冲产生单元、发送单元和接收单元。其结构如图1所示。在SCI数据收发中，数据帧的数据格式要比地址帧的数据格式复杂得多。在不同的通信方式下，数据帧的格式是不同 的。为此在发送器和接收器中各引入了与数据帧格式相对应的状态机来实现数据流的控制。本文所介绍的就是基于这种设计思想的一种通用设计方法。

(本网网收集整理)

1 SCI数据发送单元

数据发送单元主要功能是完成数据的并/串转换及发送，同时产生发送标志位。其结构如图2所示，字符发送状态机如图3所示。下面简要介绍发送单元各功能模块及其状态转换。

(1)TXD时钟八分频器

对基于波特率时钟进行八分频，并输出两个基本脉冲―TXD_CLK_WORK(用于计数、移位等)和TXD_CLK_END(用于标志位的生成和数据流输出)。

(2)TXD状态寄存器

通过此状态寄存器设置通信控制寄存器2的两个控制位―TXEMPTY和TXRDY位，以表示数据写入SCI_TXBUF和启动发送过程。

(3)发送字符计数器

当字符状态机的输出状态为允许字符计数时，其开始对发送的字符计数。当计数器值等于编程的字符数时，输出TX_CHAP_REACH信号作为字符状态机激励，使之进入非字符输出状态。

(4)发送空闲线计数器

当字符状态机进入发送空闲线数据状态时，开始工作。当计数到一定值时，输出信号TX_IDLECOUT_REACH作为字符状态机激励，使之进入非空闲线数据计数状态。

(5)发送数据流的形成

在TXBUF2SHIFT的高电平脉冲作用下，在SCI_TXBUF中待发送数据，经过选择器选择指定位数的数据送入SCI_TXSHIFT低位，不足的高位清“0”。与此同时，TXWAKE数据也送到WUT寄存器，在地址位模式情况下，由ADDR_IDLE控制在WUT中形成地址位;并由SCI_TXSHIFT数据位、地址位和奇偶方式位三者逻辑或形成奇偶校验位。

(6)当前发送字符状态机

在启动、控制位、计数器溢出等激励作用下，实现发送字符状态的输出和转换。发送字符状态机的激励有：TXEMPTY(为“0”时启动TXD发送)、ADDR_IDLE(地址/空闲线模式选择位)、PARENA(奇偶校验使能位)、STOPBIT(选择1或2个停止位)、WUT(发送空闲位数据允许位)、TX_CHARCOUT_REACH(发送字符数目已够位)、TX_IDLECOUT_REACH(发送空闲数目已够位)。发送字符状态机(见图3)的状态有：1为帧停止位(1位)，3为帧第1停止位(2位)，5为帧第2停止位(2位)，8位帧起始位

，9为待机状态，A为帧数据位，B为空闲线模式起始位，C为帧地址位，E为帧奇偶校验位，F为空闲线模式停止位，D为空闲线模式计数0～7。

2 SCI数据接收单元

数据接收单元的功能是完成串行数据接收及接收标志位的生成。其结构如图4所示，接收起始位检测和接收字符状态机如图5、图6所示。

接收单元各功能模块及状态转换说明如下。

(1)RXD时钟八分频器

对波特率时钟进行八分频，并保持其与所接收串行数据流的.字符同步。其输出两个时钟脉冲：RXD_CLK_WORK，用于计数、移位等;RXD_CLK_END，为数据流各种方式的停止位前一个字节时间段内提供脉冲。

图4 SCI数字接收单元

(2)起始位检测模块

是一种三位四状态机。其激励有两个：RXD_1_VALUE―接收的串行数据流激励;RXD_END_CHK―一次接收完毕的脉冲激励。其状态有如下几种(见图5)：0(待机状态)、1(空状态)、2(空状态)、3(发现“1”到“0”的跳变状态)、4(输出时钟同步信号)、5(字符接收过程中输出RXD_CLK_AYN和RXD_START_DRV)。

(3)字符检测模块

主要功能是接收数据流。其在采样时钟驱动下数据流通过三个寄存器，随后在RXD_CLK_WORK脉冲作用下，三个寄存器的数据通过表决电路，把数据送到接收数据缓冲器RXD_VALUE中，为把数据送到移位寄存器RX_SHIFT做准备。

(4)当前接收字符状态机

用来标识当前所接收的数据是哪一种字符，以及在下一个RXD_CLK_WORK字符周期将转换到哪一种状态，并且根据当前接收字符的状态，驱动其它部件进行合适的操作。其激励有：RXD_START_DRV(RXD起始位有效激励)、RX_CHAR_REACH(RXD字符接收数目已够)、CCR3_ADDR_IDLE(地址/空闲线模式选择)、CCR5_PARENA(奇偶校验使能)。其状态(见图6)有：0(待机状态)、1(帧数据位)、2(帧起始位)、3(帧地址位)、4(帧奇偶校验位)、5(空状态)、6(帧停止位)。

(5)接收字符计数器

当接收字符状态机处于帧数据位阶段时，其开始计数;当与可编程的数据相同时，输出RX_CHAR_REACH给接收字符状态机。

(6)接收空闲线计数器

当处于待机状态时，开始计数器，当计数到一定时，输出一个脉冲，将RXSP1_RXWAKE置位为1;在下一个字符即将接收、读取SCI_RXBUF寄存器或SCI复位的情况下，RXST1_RXWAKE被复位为0。

(7)接收数据移位寄存器(SCI_RXSHIFT)

根据接收字符状态机的状态接收与检测的串行数据流，将所接收的正确数据送入SCI_RXBUF并置相应的标志，否则置出错标志。

(8)BRKDT间断检测计数器

当产生RXST4_FE帧错误时，开始工作。当RXD_VALUE为“1”时，其被复位;当RXD_VALUE为“0”时，表示没有数据接收，开始计数;当计到一定值时，输出计数满信号，此时间断检测标志RXST5_BRKDT被置位。

结语

光纤通信与IP传输技术 第3篇

关键词：光纤通信；IP传送技术；关系

1 光纤通信技术

因光在不同物质中的传播速度是不同的，所以光从一种物质射向另一种物质时，在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且，折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时，折射光会消失，入射光全部被反射回来，这就是光的全反射。

进入光传播时代以来，在尽享数字信号带来高数据处理能力的同时，我们不得不忍受光纤这种娇贵的传输介质。因为施工人员必须将光纤铺得平直舒坦，它才老老实实地为人们传输清晰的信号，所以造成了在建筑物里铺光纤难度大、成本高的难题。光纤通信技术是通过光学纤维传输信息的通信技术。在发信端，信息被转换和处理成便于传输的电信号，电信号控制一光源，使发出的光信号具有所要传输的信号的特点，从而实现信号的电光转换，发信端发出的光信号通过光纤传输到远方的收信端，经光电二极管等转换成电信号，从而实现信号的光―转换。电信号再经过处理和转换而恢复为原发信端相同的信息。现在以长波长光源和单模光纤为标志的第二代光纤通信技术也已经成熟，无中继通信距离约为30公里，通信容量约为5000路，适用于长途干线通信。全光化和光集成化的光纤通信技术正在研究之中。全光化指的是在中继器中光信号直接被放大，省去了光电转换和电光转换过程。全光化的光集成化功能大大减少中继器和光端机的体积，降低功耗和成本，提高可靠性。未来的光纤通信将向超高速系统、超大容量WDM系统演进，而实现光联网是整个光纤通信发展的战略大方向。我们期待这些新技术的实现来更好地促进整个信息产业的发展。

2 IP传送技术

IP网络自然用的是TCP/IP协议。那什么是TCP/IP协议呢？TCP/IP协议的基本传输单位是数据包（dataEram），TCP协议负责把数据分成若干个数据包，并给每个数据包加上包头，就像给一封信加上信封，包头上有相应的编号，以保证在数据接收端能将数据还原为原来的格式。IP协议在每个包头上再加上接收端主机地址，这样数据找到自己要去的地方（就像信封上要写明地址一样），如果传输过程中出现数据丢失、数据失真等情况，TCP协议会自动要求数据重新传输，并重新组包。总之，IP协议保证数据的傳输，TCP协议保证数据传输的质量。

IP是与支撑它的下层物理网络无关的网络层协议，基于IP协议组建的网络，统称为IP网络，这种网络支持的各种应用业务，统称为IP业务，而实现这些业务的技术，即为IP技术。IP技术最吸引人的特点是可以将所有系统都连接在一起，几乎任何一种计算机硬件和操作系统的组合都具有用于IP网络协议的驱动程序。IP技术的这种广泛的物理网络适应能力，以及各计算机、网络设备厂家都对IP支持的特点，使得IP业务的地域范围和应用业务领域十分广泛。介绍完了IP网络的基础，我们再来看看目前电信网的发展，TDM技术已经不是未来的发展方向。TDM设备虽然还在生产，但全世界的TDM研发已经全面停止了。另外，由于ATM的许多标准并未得到验证，也不是未来的发展方向。还有，现在的IP网是基于传统的因特网理念，以用户自律为基础，自由发展，缺少管理，是一个非盈利的商业模型。因此，传统的因特网不能成为未来电信网的发展方向。基于这样的情况，新型IP网络有了大显身手的机会。随着IP网络设备技术的快速发展、路由器性能的极大提高，以及DWDM的大量商用，传输成本大为降低。而Internet上的业务发展相对较慢，从而使得网络处于相对轻载状态，可以在Internet上开展丰富的数据、语音、视频等综合业务，开展电话通信等。另外，移动IP能够实现用户在任何时间、任何地点，用任何一种媒体与任何一个人进行通信共享。目前，移动IP已经在开展3G的国家和地区开始运营，移动IP在我国也开始提上了日程。首先，IP是3G的需要，3G业务将以数据和互联网业务为主，3G将承载实时话音、移动多媒体、移动电子商务等多种业务。移动IP可以让3G真正实现随时随地无缝接入，将大大促进3G业务发展。虽然目前移动IP技术还有很多不足之处，但是基于移动技术的网络系统和Internet网络相结合，提供高速、高质量移动IP技术必将是大势所趋。其次，移动IP是IPv4发展到IPv6的必然结果。随着互联网的规模及应用快速发展，IP地址将从IPv4演进到IPv6，IPv6将现有地址扩展到128位，可用地址是原来的8倍，这将大大方便移动IP的应用。

3 光纤通信与lP传送技术之间的关系解读

IP技术从出现至今，已有20多年的发展史。在前20年间，IP除了在美国局域网中起作用外，一直没有引起外界的重视。而今天，IP技术似乎一夜之间同时被世人接受，并以爆炸式的惊人速度发展。其原因何在呢？从表面上看，人们都认为IP技术的迅猛发展与Web有直接关系，是20世纪90年代初出现的Web从根本上改变了过去IP技术默默无闻的状态。其理由是IP网的不可管理性、不面向连接性及对数据尽力传送特性，跟Web的自由链接特性、不面向业务流和非实时传输特性完全适配。但笔者认为，IP技术的发展除与Web有直接关系外，跟光纤通信的发展也密不可分。

光纤通信的出现与发展，对IP网的直接影响就是人们对IP业务的需求日益增多，使得业务提供者在构建IP网时，几乎都在考虑如何把IP技术与有着巨大潜力的光纤通信技术完美地结合起来。这也是业界当今讨论的IP over ATM、IP over SDH、IP over WDM谁强谁弱的问题。其实，无论哪种技术都有优缺点，我们在设计IP网时，只要根据各种情况综合考虑，就一定能找出一个最佳的设计方案。IP over ATM、IP over SDH、IP over WDM几种技术都是针对业务量集中且业务量大的地区采用的相应策略，而对于分散的节点问通信情况来说，都是不经济的。而IP/Ethernet over SDH技术具有带宽动态分配功能，很好地解决了IP over SDH光通道带宽利用率不高的问题。

参考文献：

[1]陈伟.光纤通信技术及其发展趋势[J].考试周刊，2010（45）.

[2]田国栋.光纤通信正在全面升级[J].陕西教育（高教版），2013.

IP卫星通信 第4篇

1蜂窝IP技术简介

蜂窝IP(Cellular IP)[2,3,4]是微移动IP协议的一种,他支持寻呼、被动连接和快速切换等业务。该协议将整个网络划分成若干个蜂窝,每个蜂窝含有数个基站但只存在一个网关。当用户在一个蜂窝内移动时,尽管他有可能在多个基站间切换,但只要他不移动到另一个蜂窝中,就不需要向家代理(HA)发送注册信息。在Cellular网络中,基站周期性的发射信标信号,移动主机利用这些信标信号来确定最近的基站。移动用户发出的所有分组,不根据目的IP地址进行选路,而是从基站向网关以逐跳方式沿最短路径转发。移动主机的上行分组触发和更新着的多个映射构成一个链,该链实际上构成了用于转发下行分组的反向路径。当移动主机发生移动时,映射构成的链路通过更新映射关系来指向新的位置。

Cellular IP支持寻呼业务。当移动主机处于活动状态时,网络必须逐个基站跟踪其位置,以保证分组可以传送到移动主机。因此,移动主机必须在每次切换后马上通知网络其新的位置,网络必须保证其对移动主机的精确位置跟踪。然而在现实中,相当多的用户在相当长的时间内是处于不工作状态的,如果采用对活动用户的跟踪方式,将势必占用大量网络资源,为此,蜂窝IP引入了寻呼功能。其核心构造是在蜂窝节点引入两套缓存机制即路由缓存和寻呼缓存,对活动主机使用路由缓存,对空闲主机使用寻呼缓存。系统将网络划分成不同的寻呼区域,每个寻呼区域由相当数量的相邻的小区组成(认为每个小区有一个基站),并且有惟一的标识。基站在周期性的发送的信标信号中加入寻呼区域的标识,以使移动主机能够确定自己移动到哪个寻呼区域。Cellular IP网络允许空闲主机在一个寻呼区域内移动时,并不需要在每个小区的边界发送位置更新包。移动用户只需要在移动到不同寻呼区时或者是在寻呼更新时刻到达时发送更新包。

处于空闲状态的移动用户发送分组数据的过程与处于活动状态的用户基本相同,分组沿最短路径以逐跳方式路由到网关,以此触发或更新映射链,同时该链也作为转发下行分组的反向路径。

移动主机接收突发分组数据的过程稍显复杂。当IP包到达一个蜂窝网络节点,首先查寻该节点的路由缓存是否可用,如可用则向下转发,一旦发现该节点不存在移动用户的路由信息或者路由信息已经过时不可用,则使用寻呼缓存来路由该包。由于寻呼缓存并不在每一个网络节点上都存在,如果该节点无寻呼缓存,则将该数据包转发给所有的下行邻居。如果数据包到达的节点的寻呼缓存中没有到达目地节点的映射,则将该包丢弃。

2应用蜂窝IP技术的卫星通信系统网络结构

蜂窝IP技术在星座卫星通信系统中有天然的适应性[5,6,7]。星座系统由数个卫星对地面进行不间断覆盖,每颗卫星的覆盖区即可以理解为一个蜂窝区域,整个地球即被分成数个蜂窝域。然而,若以一个卫星覆盖区作为一个蜂窝,由于卫星的运动,其地面覆盖区也一直处于运动之中,此时必然引起频繁的切换和较大的路由信令开销。又由于在不存在星际链路的卫星系统中,任何用户间(包括网内网外)的通信都需要地面信关站的转发,因此,设定以一个地面信关站的实时覆盖区作为一个蜂窝。地面信关站的实时覆盖区即为在满足最小仰角的情况下,该区域的任何点在任何时刻都与该信关站至少共视一颗卫星。图1仿真了最小仰角30°时北京信关站(经度116.5°,纬度39.9°,图中黑色五角星处)的实时覆盖区,图2在图1的基础上增加了乌鲁木齐信关站(经度87.5°,纬度43.9°)的实时覆盖区。仿真使用的空间段为类Globalstar星座,共有48颗星分成8个轨道,每轨道6颗星呈Walker星座分布。为便于地面站观测,将轨道高度设为1 414 km(周期为113 min,此时为回归轨道)。同时为简化卫星星体结构,卫星无星际链路,只是单纯的转发信号,为弯管式转发器。

由图2可知,在不同仰角的情况下,只要适当设置关口站并通过地面网使各个关口站互连,就可实现全球的无缝覆盖。在该系统中,以信关站实时覆盖区作为一个蜂窝,同时将信关站作为该蜂窝域的网关,他负责为整个域内的移动用户提供登记、注册、位置管理和资费管理等服务。信关站也作为该区域内的家代理(HA)或者外地代理(FA),用户在本区域内移动时,即使在多颗卫星间切换,也不需要向家代理(HA)登记,而一旦漫游到另一个信关站覆盖区,则用户通过卫星将注册信息发送到外区信关站(此时作为FA),外区信关站然后通过地面网络向该用户的家代理(HA)登记。根据Cellular IP分布式数据库原理,系统各信关站分别存储该域内的用户位置信息,并且要求其存在路由和寻呼两套缓存机制。

在该系统中,卫星只是发挥类似地面网基站的功能,他负责为覆盖区内的用户提供无线接入服务。为了减少系统信令开销,卫星虽然不具备星上处理能力,但仍然要求其带有一定的缓存机制,即要求其存在路由缓存而不需要存在寻呼缓存。

整个系统网络结构框图如图3所示,信关站与卫星通过星地链路相连,而信关站之间则通过地面网络互连。为了进一步减小系统信令开销,根据Cellular IP的基本原理,对活动主机要求逐个卫星连续跟踪,即一旦与卫星切换,则立即通知该信关站,因此将一个信关站实时覆盖区作为对活动主机的一个路由服务域,如图3实线所示,所有信关站间都进行路由缓存信息的交流。而对于空闲的移动用户,跟踪粒度相对较松,根据卫星通信系统特点,可以适当扩大寻呼区域,即将几个相邻信关站实时覆盖区当作一个寻呼区域,在实际操作中,可根据国界或地理区域的限制将数个信关站实时覆盖区作为一个寻呼区,并把其中一个信关站寻呼缓存当作总寻呼路由缓存,而只把其他信关站的缓存作为分寻呼缓存,如图3虚线所示,将三个信关站作为一个寻呼区域,寻呼缓存信息只在本寻呼区域内的信关站间交流,具体工作过程将在下面说明。

3星座通信系统切换、位置管理和路由方案

3.1 切换管理

在该卫星通信系统中有三种切换发生,分别是卫星与地面信关站的切换、用户与覆盖卫星的切换、用户到不同信关站覆盖区的切换。由图1、图2可知,在最小仰角为30°时,信关站实时覆盖区区域已相当缩小,在考虑高速宽带业务时,可能需要更高的仰角,因此其覆盖区将进一步变小,进而导致移动用户(特别是对飞机等在大范围移动的用户)在不同信关站间的切换将经常发生。根据蜂窝IP的概念,这种切换实际上是在相邻蜂窝小区间进行,其切换准则只需采用与地面移动通信系统相类似的协议。对于卫星与地面站的切换,由于地面信关站往往具有很强的实时处理和运算能力,并且由于卫星星历在相当精度内具有可预测性,因此这种切换可以由地面站单向控制,具体采用何种切换准则需要和用户与卫星间的切换准则进行综合考虑。一旦切换发生后,信关站应立即让所属卫星停止发送含有以前的蜂窝区域标识及寻呼区域标识的信标信号,转而发送带有新的标识的信标信号。

任一时刻用户可能接收到属于不同信关站的多个卫星转发的信标信号,由于蜂窝IP被动连接和快速切换的要求,用户首先要甄别自己在哪个信关站的实时覆盖区内,此时用户可根据最强最多的标识信号自主判决。当知道自己所属位置区后,用户根据信标信号中的标识信息,只对含有自己所属信关站标识信号的信标信号进行比较处理。考虑到移动用户机的体积、重量要求,其计算能力将受到限制,因此对于他采用简单的信号最强准则进行切换,即用户一旦检测到比当前信号强的信标信号则马上切换到该卫星,上行分组从而通过该卫星转发到信关站,卫星及信关站在转发过程中记录或更新新的路由,同时将老路由删除,并以此反向路径转发下行分组。

3.2 位置管理与路由方案

使用蜂窝IP技术的星座卫星通信系统,其位置管理与路由方案与在地面系统中类似,也分为活动和空闲两种控制管理机制。在用户活动状态时,当有数据发送时,用户发出的上行分组数据先通过卫星路由到覆盖区地面站,然后根据IP地址转发至目的地,卫星及地面信关站也据此分组保存用户位置信息及路由信息,同时将其反向链路作为下行分组的转发路径;当需要接收数据时,数据包先发送到信关站,然后查询本地路由缓存,若存在用户路由信息,则向指定卫星转发,然后路由到用户,若不存在,则丢弃该包。在用户空闲状态时,当有数据要发送时,其上行分组通过信标信号最强的卫星转发至覆盖区信关站,此时,用户路由及位置信息已经更新(或者建立),用户由空闲转为活动;当有分组转发至该用户时,IP数据包先转发至含有主寻呼缓存的信关站,查询主寻呼缓存,根据查询结果转发分组,若属于本信关站覆盖区,则通过所属卫星广播,用户接收到分组后被激活,若不属于本信关站覆盖区,则向与其同属一个寻呼域的含有分寻呼缓存的信关站转发,用户收到分组后也被激活。

用户处于活动状态时,每切换到一新的卫星覆盖区,则发送路由更新包;处于空闲状态时,则只到寻呼超期时刻或漫游到另一寻呼区域时才发送寻呼更新包。卫星及地面信关站的缓存均设定超期更新时间,一旦过时,则缓存就设定为不可用状态。同时,为了贯彻寻呼区域的概念,属于同一寻呼域的含有分寻呼缓存的信关站应当向含有主寻呼缓存的信关站交流信息。为了移动用户机的正常工作,卫星周期性发送的信标信号中除了应包括信关站实时覆盖区位置信息,还应该包含寻呼域信息。

移动用户机路由或寻呼流程图如图4所示。

4性能分析

相对于普通的星座通信系统,引入IP概念后可以极大程度上满足未来宽带业务高速数据业务的发展要求,也便于与下一代地面网的兼容,同时根据IP特点,通过适当设置IP报头,可以将系统控制与数据传输综合考虑,简化现有网络。

卫星通信系统采用蜂窝IP技术相对于直接使用移动IP技术主要有以下优点:

(1) 以信关站实时覆盖区来划分和区别蜂窝,其蜂窝要比普通地面系统或者单颗卫星覆盖区大的多,因此可以减少用户在不同蜂窝间切换的概率;

(2) Cellular IP支持寻呼业务,无论是从业务需求或是减少信令方面考虑,都是非常必要并且实用的;

(3) Cellular IP将大量的路由、查询功能放到了地面信关站,在卫星只是加上了简单的路由缓存机制,极大地简化了并且降低了对卫星的要求,增加了系统的可靠性;

(4) 信关站覆盖区和寻呼区域的概念,一定程度上可以以一国国土范围为界,充分考虑到了各国的信息安全和主权,便于世界各国间的合作。

5结语

微移动IP协议在卫星通信网络中有相当大的应用空间,本文只是从下一代网络全IP的方向考虑,探讨了将Cellular IP技术运用到星座卫星通信系统的可能性,并根据蜂窝IP的相关原理,对无星际链路的卫星系统网络结构进行了改造,并且对网络的切换、路由和位置管理进行了分析。蜂窝IP技术相对于纯移动IP技术,应运到卫星通信系统中能极大的提高移动性管理的效率、缩短时延,降低丢包率,但由于该技术是为地面网设计,对基站移动的情况未作考虑,因此下一步还需要在系统的切换问题上进行相应改进,同时对其他方面作一些定量分析,以确实该技术在卫星网络中的实用性,这是下一步的工作。

参考文献

[1]宋扬,郭庆,顾学迈.移动IP协议在卫星网络中的应用[A].南京:2006星座卫星通信论坛论文集[C],2006.

[2]秦冀,姜雪松.移动IP技术与NS-2模拟[M].北京:机械工业出版社,2006.

[3]徐珊珊,赵远东.微移动IP协议中移动管理技术研究现状[J].微计算机信息,2006,22(3):173-175.

[4]王金龙,陈瑾,蔡跃明.移动IP技术及应用[D].南京:解放军理工大学,2004.

[5]张更新,张杭.卫星移动通信系统[M].北京:人民邮电出版社,2001.

[6]李建东,杨家玮.个人通信[M].北京:人民邮电出版社,1998.

[7]刘刚.非静止轨道卫星移动通信系统组网关键技术研究[D].成都:电子科技大学,2003.

[8]Schneller I G,Guizani M,Murray S R.A Routing Solutionfor a Global,Space-based Multimedia System.IEEE,2001.

[9]Qiuling Jia,Guangwen Li,Jianguo Yan,et al.ConsensusProtocol of a Satellite Constellation.IEEE,2006.

IP卫星通信 第5篇

收软件注册问题的通知

各农村小学：

在对部分学校远程教育设备使用情况的抽检过程中，发现有个别学校远程教育IP卫星资源接收软件 “远教 IP数据接收系统2.0”未经注册授权，无法稳定接收教育部通过卫星传送的远程教育IP教学资源。按照教育部有关要求，农村中小学现代远程教育工程卫星接收设备必须经过注册后才能接收中央教育资源。为确保我区所有远程教育工程项目学校能够安全稳定地接受中央教育资源，现要求各中心小学就所属完全小学认真普查，将各校卫星资源接收软件未注册的相关系统编号填写《卫星资源接收注册批量处理表》，以书面和电子邮件两种方式同时报送区教育局（电子邮件上报，详见附件，统一下载使用），由我局统一汇总后上报省电教馆网络资源部。经省电教馆统一注册后，各项目学校应及时向区教育局反馈汇报注册使用情况，反馈汇报统一使用文档邮件。

经省、区级远程教育培训的各项目学校远程教育教师，要认真负责卫星教育资源接收和应用管理工作，按播出时间表接收并使用好中央教育资源。对于因使用过程中出现的问题和故障而不能正常接收资源的，应及时与区远程教育资源中心联系，做好维护和排除故障工作，记录故障维修登记表。

联系人：林金通，电话：3360623，Email：ptshjqjyj@163.com。附件1.卫星资源接收软件系统编号登记办法.doc

附件2.卫星资源接收注册批量处理表.xls

莆田市涵江区教育局

IP卫星通信 第6篇

【关键词】AlphaCom XE IP 数字交换

一、引言

AlphaCom XE系统是为解决专业调度通信需求而度身设计的全数字系统. 所有的音频信号都采用了一种改进后的∑-△调制，从而得到极好的音质。音频频宽为40Hz-18500Hz，保证了系统发出的声音清晰，不产生误解。

AlphaCom XE系统采用了独特的完全模块设计和全系统分散式独立通道设计，从而使系统的可靠性、稳定性和安全性得到了全面的提高。它彻底改变了原有的用户和绳路的概念，系统真正实现了每用户通道的独立控制和功能完成，可以轻松实现任意多用户的无阻塞通信，同时可以实现任意多用户的完全功能实现，实现全局用户的会议等等。

系统的管理软件和系统一起提供。其开发采用面向对象的编程技术，提供了以Windows为基础的UGI。使用计算机编程很容易，随时都可根据客户需求设置系统。

软件也有一个故障汇报功能，可以检测出电路板、线路和话站的任何故障。对系统的远距离诊断和遥控可以使用局域网或Internet网络来进行。

二、系统安全可靠性

AlphaCom系统可以将全部系统信息在主板上进行有效备份，在任何情况下不会丢失，若无外部计算机和维护软件支持情况下，系统依然可以完全自我恢复，维护人员通过按系统恢复按键即可进行系统的完全恢复，具有极高的可靠性。

（一）设备的散热

调度交换机采用自然风冷及自适应风扇两种散热方式，要求交换机周围留出空间以利于散热，多年国际、国内大型机场的应用验证了交换机良好的散热性能，自适应风扇工作稳定，寿命长，多年来在机场的应用由于设备散热所引发的故障率是非常低的，这也是系统稳定可靠的有力保障之一。

（二）记录与监控

AlphaCom 可提供强大的记录与监控功能，让用户对系统状态和事件一目了然。

AlphaCom系统可提供运营商级系统可用性，同时使用嵌入式IP安全机制保护IP环境中的资源。主要的AlphaCom XE安全机制包括：

1.严格的管理访问控制

2.单独的管理接口

3.内部防火墙

AlphaCom 有一个允许网络管理员打开和关闭IP服务的内部防火墙，这些IP服务应能够通过不同的网络访问AlphaCom XE。在默认情况下，AlphaCom XE拥有最严格的防火墙设置。

三、可操作性

（一）丰富的功能键

AlphaCom调度工作话站具有特殊功能键，可以实现系统的全部功能，如组呼、全呼、紧急告警等。可将常用的需要呼叫的用户号、组呼号、告警号码等存储在功能键中，调度人员在触发特定功能时，无需记忆功能号码，也大大提高了拨号的速度，使得触发功能更加迅捷。

（二）调度功能的实现及话机的本地、远程编程功能

AlphaCom系统任意用户在授权状态下可以实现对全系统功能的调用，也即调度系统丰富的调度功能可以覆盖到所有的工作话站；而其它的系统调度功能往往仅限于调度台，制约了调度通信系统发挥整体的指挥调度性能。系统的任意调度功能可以任意分配给系统内的任意话机，同时也可限制任意话机使用系统内任意的调度功能。给用户合理的按照作业模式对系统实现最佳配置提供了灵活的手段。

除通过管理软件进行系统编程外，通过话机本身按键，系统还可实现对本地话机的编程控制和对远端话机的编程控制，随时方便调度人员对话机常用的功能设置进行变更，使用非常灵活，轻松实现系统功能配置及应用模式的重新设定。

（三）液晶显示

AlphaCom系统调度台及工作话机配置显示屏，用来显示来电号码、日期、时间等信息，方便用户对来话性质进行判断及相应的操作。液晶显示屏还可显示系统详细告警信息、提供操作指导，调度人员通过显示屏可以全面了解系统的运行情况，及时发现系统内可能出现的问题并以最快速度进行正确的、有针对性的处置，提高了调度系统的反应速度，及系统正确运行的持续性。

综上， AlphaCom话机，接续速度快、一触即通；语音提示、液晶显示屏，方便一线调度工作人员快速操作，提高生产运营决策及指挥的效率。

四、抗噪性

调度指挥通讯的另一个要求是通话必须准确。特别是机场调度指挥通讯，通话清晰准确与否是关系到旅客和飞机安全的头等大事。通讯系统中，语音的清晰度取决于系统的频率响应，即频带宽度。系统的频带越宽，则语音越清晰。高保真音响设备之所以声音效果好，就是频带宽的原因。

AlphaCom调度通信系统采用不同于PCM编码的、先进的语音调制方式，∑-△调制，系统带宽为40-18500HZ，比普通电话带宽（300-3400HZ）提高近5倍，从而得到极好的音质，音效优于调频立体声广播的音质，从技术层面上根本解决了现场的音响效果不佳的问题，确保了最佳的音效。

同时配合具有独家专利权的数字噪声处理技术和均衡抗噪麦克的使用，使得在高噪音环境下，现场的语音通信可以得到有效的保障。还可以通过软件调节（-24至+24dB）实现话机的音量调节，从而更有效的克服和抑制噪声。

此外，AlphaCom系统可以将全部系统信息在主板上进行有效备份，在任何情况下不会丢失，若无外部计算机和维护软件支持情况下，系统依然可以完全自我恢复，维护人员通过按系统恢复按键即可进行系统的完全恢复，具有极高的可靠性。调度系统内各种电路板支持在线的热插拔，单个系统内电路板故障的维修不会对其他用户、系统有影响，对于用户的维护非常方便。

参考文献：

[1]钱建勋.既有模拟调度分机接入数字调度系统的方法[J]. 科技信息（学术研究）. 2008（13）

企业IP通信设计探究 第7篇

1 企业面临的问题

随着全球经济一体化进程的加快, 大规模跨地域、跨所有制的企业联合重组风起云涌。企业对于寻求战略协同、战略管控的期望与要求也越来越高, 实现集团企业的资源整合、信息共享、管控衔接的难度越来越大。在企业自身发展壮大的过程中, 如何提升办公效率以提升竞争力, 企业还面临着许多实实在在的问题, 这些问题包括。

(1) 企业中工作地域分布广而且分散, 且各处的办公环境复杂多样, 导致协调办事能力不高效。 (2) 员工在工作中遇到问题难以在短时间内在海量资源中迅速找准人或资源去解决。 (3) 员工需要在各种业务系统上完成自己的本职工作以及协同工作。 (4) 企业内部的信息资源不能迅速的从上级表达下去, 导致工作延误拖沓。 (5) 相关的信息淹没在大量的无关信息中, 需费时费力地去搜寻, 效率不高。 (6) 难以高效配置公司资源, 如专家经验、成功实践等知识无法高效传播形成资产;遇到问题要问好几个人才能最终找到合适的专家。 (7) 办公平台上的信息纷繁复杂, 影响工作效率, 召集会议需要手工预订会议室、预订网络资源。

这些种种问题, 都是阻碍企业正常发展的现实因素, 面临着如何提升办公效率以提升竞争力的挑战。如何为大型企业提升协作效率、创造价值, 是值得深入的问题。

2 IP通信发展的运用

随着技术的发展, IP通信将互联网与通讯有机融合, 为通信行业带来一场影响深远的变革, 已逐渐发展成为21世纪全球通信主流。IP通信最重要的核心价值是可以支撑和派生丰富多彩的、创新的通信应用模式, 为人们的生活创就无限的精彩。在商业领域, IP通信有着很广泛的利用, 目前正在为各行各业的企业提供着众多功能和便利。

人们对通信要求的不断提高, 技术手段的日益成熟, 越来越多的通信手段出现在人们的面前。人们对通信要求的提升, 尤其是企业对更高效率的企业通信及更低的通信成本的追求, IP通信技术与企业办公及业务流程整合在一起, 实现基于业务支撑的统一协作, 将更进一步的提高工作效率。

企业将会以在桌面展现的方式显示所有办公系统和通信手段, 带来工作习惯的变革, 通过多渠道、顺畅的沟通方式, 在第一时间, 便捷、及时解决问题, 最终形成最高效的工作方式。国内的大中型企业越来越多, 业务覆盖范围广泛, 在海内外或国内有很多分支机构, 非常需要有高性能的网络通讯方案帮助他们降低成本, 提高工作效率, 改善管理模式, 从而增强其自身的市场竞争力。

3 企业IP通信的设计构思

IP技术的通用性和极高的性价比注定它将成为未来语音通信的潮流, 成为企业通信方面的强力配置。建立企业信息化平台, 应考虑其开放和共享的特点, 从业务运营、系统架构和基础设施资源整合方面分别探讨。

(1) 业务运营方面:应采取分阶段逐步实施策略, 创新运营模式, 构建业务生态环境和统一运营服务体系规范, 实现平台资源、产品资源、合作资源、运维资源的构建搭设。

企业中的业务市场部分, IP通信设计要解决以下三个问题。

(1) 统一企业服务形象, 及时为客户服务。 (2) 解决企业与客户的对话。就是解决客户对陌生企业的生疏, 通过建立及时的通信系统, 客户通过打电话联系到企业的客服中心, 客服人员可以为客户及时、准确地解答他想要的问题, 这个时候就可以很好地把握住客户。

(2) 系统架构方面, 打破传统电信烟囱式建设模式, 借鉴互联网开放、合作、创新的理念以及业务交付平台 (SDP) 架构, 构建以电信能力开放引擎为核心的平台, 同时提供业务开发测试环境, 降低成本, 缩短周期。例如:企业培训知识管理模块的建设企业知识管理平台将人与知识有效串联结合, 促进企业内部信息与信息、信息与人、人与人之间的互动与共享;通过构建在线学院可以使员工更加科学地协调工作和学习的时间, 达到个人业绩和知识积累同时提升。

(3) 基础设施资源方面, 应采用虚拟化技术, 充分整合企业各分散的软硬件资源统一基础资源调度和管理, 实现资源共享和按需分配, 达到资源最大化利用, 提高空管能力, 促进工作高效。

企业员工在工作中根据需要随时通过各种通信手段与同事、伙伴或客户发起即时消息、语音、视频、桌面演示方式沟通。在具体设计中有四点思路: (1) 随时随地接入:移动应用, 移动终端获取各种重要的办公信息;移动OA (Office Automation) , 就是移动办公自动化, 移动终端审批待办事务, 查看邮件附件、会议、体验营销;终端接入, 任何场景下均获得一致的办公体验。 (2) 高效的团队协同:个人通讯, 员工状态广泛集成于各种系统, 随处一键发起沟通;会议沟通, 数据语音视频, 实现会议融合、便捷一键入会;知识传播, 管理层思想向一线快速传播, 专家知识经验分享、员工及时找到专家。 (3) 信息便捷快速获取:个人黄页, 面向个人SNS信息聚合中心, 集成微博、博客、知道、论坛等所有个人;角色频道, 集中展现角色相关信息;一站处理相关领域系统;主动推送整合的最新的岗位相关信息;区域频道, 提供区域维度统一的信息发布、知识整合和共享、工作支撑。

4 结语

本文介绍了经济全球化的状态下, 企业自身发展所面临的问题及出现的瓶颈结合IP通信给企业带来丰富功能和便捷交流, 提出一些解决企业问题, 提高工作效率的思路, 希望使IT通信的各种功能应用于企业的办公信息化和自动化中, 通过提高效率和节省开支以提升企业自身的竞争力。

摘要：IP通信最重要的核心价值是可以支撑和派生丰富多彩的、创新的通信应用模式, 为人们的生活创就无限的精彩。在商业领域, IP通信有着很广泛的利用, 为各行各业的企业提供着众多的功能和便利。随着国内大中型企业的发展壮大, 企业中管理成本升高, 工作效率缓慢, 管理模式复杂, 市场竞争力低等问题也日益显露出来, 给企业自身的发展带来瓶颈, 本文就企业发展面临的问题及IP通信的发展, 在企业中进行设计探讨, 提出设计思路, 以便能解决这些问题作为参考。

关键词：企业,IP通信,探究

参考文献

[1]董加强.基于IP的空间通信网络设计与仿真[J].计算机应用, 2011, 4.

[2]黄婷.IP移动通信系统的设计[J].信息科技, 2009, 12.

IP卫星通信 第8篇

关键词：高速公路,通信系统,IP通信网

一、前言

在设计高速公路的时候,可以将工程设施分成通信系统、监控系统以及收费系统。通常情况下,我们将高速公路中着三个系统都叫做公路机电系统。在快速发展的网络信息技术下,收费系统以及监控系统都是根据它的基础去运行的,但是在通信系统中,主要就是业务电话网系统以及紧急电话系统。目前,在快速发展的信息技术下,高速公路通信系统也在不断地进行提升,其业务包括办办公数据传输业务、监控图像传出业务、语音传输业务以及数据传输业务等。

二、通信系统目前的设计

高速公路通信系统的主要传输平台有:办公自动化、会议电视、监控系统、收费系统以及业务联络等。其通信系统通常是由紧急电话系统、数据传输通路、光纤数字传输系统等组成的。一般通信系统被分成三级管理体制:通信站、通信分中心以及省通信总中心。在高速公路的通信系统中,在每一个路段设立有人和无人的通信站,都是其通信中心进行管理的。

在现如今的高速公路中,已经建好的通信系统都是烽火、中兴以及华为等设备,按照实际的情况,选择不同的产品当做干线网,用通道保护自愈环或者是两纤双向复用环等形式去将数据的传输平台进行实现。

在高速公路中所有路段的低速录数据传输以及语音通讯都是在语音通话系统的帮助下完成的。所以,这个系统在建设高速公路上被大家开始广泛的使用,而且这个系统是中兴以及华为等公司制造出来的数字交换机。

三、高速公路通信系统全IP通信设计

1、设计方案。

这个设计是对现如今高速公路在成本上和网络的发展上提出的方案,这个方案是将其通信系统发展成网络而提出来的,它会使高速公路的收费项目以及通信管理提供一个比较好的系统那个。这样会在一定的条件下,将通信系统网络化。

2、以太网传输设计。

高速公路需要传输的信息有:电话系统、会议电视系统、办公自动化、监控数据以及收费数据等。现如今除了电话系统,别的都是通过光纤数字传输网的方式进行传输的,这个设计会使其变得更加合理,并对系统的稳定性以及传输的可靠性作出一定的保证。

以太网的帧结构:

3、交换机配置方案。

在每个通信站中交换机都是用来承载业务的应用的,每个交换机都应该有一个自己的VLAN,网管业务有一个自己的VLAN,利用ACL设置区队每个VLAN的访问权限进行限制,其中收费网络和办公网应该通过流量的形式去进行限制,将电话业务的QOS设为最高。在分中心建立一个路由器去联通省中心和别的分中心。

4、软件换系统方案。

在现如今的电信系统核心网中,软件换网络属于一种主流系统。他通过控制和承载的分离,在各个承载网络上建立一个以这种方案作为核心的网络,这将使其不会再去依赖传统网络。并且它还能够按照目前的实际情况去分阶段的进行实现。在电信核心网络中,这种网络是首选的系统,利用分离控制和承载,采取不同的承载网络建立一个通过软件化技术为中心的网络,根据实际情况将其进行分阶段、有选择的实施,而不是依靠一种交换技术。它不同于传统交换网络的结构,软交换网络技术的控制核心比较集中,通过通用协议以及开放接口的方式,建立以低成本的网络,大大提升业务的部署能力。软交换技术让网络互连变得简单,并且可以更加容易的对网络进行管理,还使得软交换设备的处理能力得到了一定的优化,使其降低了对供电的要求。

四、结语

在高速公路中,通信系统是非常重要的一个传输平台,这是传输各种数据信息的心脏,所以,要严格对其进行把关。通过优化其通信系统的设计方案,使得数据传输的稳定性以及可靠性得到了有效的提升。现如今在通信系统的基础上做出的优化就是全IP通信系统,这使得投资的成本在一定程度上得到了降低,并且将网络的稳定性以及数据传输的可靠性进行了大大的提升。这个设计方案实施在各种高速公路的通信系统当中,其效果非常的可靠稳定,并且大大减少了投资的成本。将高速公路原来的通信系统以及新建的通信系统都进行了优化。实践证明,这种方案得出的结果可靠且稳定,对将来高速公路的发展非常有利的帮助。

参考文献

[1]单洪海,马春凤,魏红素.高速公路通信系统的管理与维护[J].交通科技与经济.2005(04)

IP网络和光纤通信技术 第9篇

IP技术与光光纤通信技术密不可分, IP技术改变了我们的世界, 而它所依赖的光纤通信技术更是把我们所有的带宽梦想变为了现实。随着科学研究的不断深入, 它们二者的关系将更加紧密的结合, 未来要实现的光互联, 全光网技术。IP技术与光纤通信技术的关系是两者成为了支撑通信大夏的基石。

IP网络

IP网络自然用的是TCP/IP协议。那什么是TCP/IP协议呢?TCP/IP协议的基本传输单位是数据包 (datagram) , TCP协议负责把数据分成若干个数据包, 并给每个数据包加上包头 (就像给一封信加上信封) , 包头上有相应的编号, 以保证在数据接收端能将数据还原为原来的格式, IP协议在每个包头上再加上接收端主机地址, 这样数据找到自己要去的地方 (就像信封上要写明地址一样) , 如果传输过程中出现数据丢失、数据失真等情况, TCP协议会自动要求数据重新传输, 并重新组包。总之, IP协议保证数据的传输, TCP协议保证数据传输的质量。

IP是与支撑它的下层物理网络无关的网络层协议, 基于IP协议组建的网络, 统称为IP网络, 这种网络支持的各种应用业务, 统称为IP业务, 而实现这些业务的技术, 即为IP技术。IP技术最吸引人的特点是可以将所有系统都连接在一起, 几乎任何一种计算机硬件和操作系统的组合都具有用于IP网络协议的驱动程序。IP技术的这种广泛的物理网络适应能力;以及各计算机、网络设备厂家都对IP支持的特点, 使得IP业务的地域范围和应用业务领域十分广泛。

介绍完了IP网络的基础, 我们再来看看目前电信网的发展, TDM技术已经不是未来的发展方向。TDM设备虽然还在生产, 但全世界的TDM研发已经全面停止了。另外由于ATM的许多标准并未得到验证, 也不是未来的发展方向。还有, 现在的IP网是基于传统的因特网理念, 以用户自律为基础, 自由发展, 缺少管理, 是一个非盈利的商业模型。因此, 传统的因特网不能成为未来电信网的发展方向。基于这样的情况, 新型IP网络有了大显身手的机会。随着IP网络设备技术上的快速发展、路由器性能的极大提高、以及DWDM的大量商用, 传输成本大为降低。而Internet上的业务发展相对较慢, 从而使得网络处于相对轻载状态, 可以在Internet上开展丰富的数据、语音、视频等综合业务, 开展电话通信等等。

另外移动IP能够实现用户任何时间、任何地点、用任何一种媒体与任何一个人进行通信共享。目前移动IP已经在开展3G国家和地区已经开始运营, 移动IP在我国也开始提上了日程。首先IP是3G的需要, 3G业务将以数据和互联网业务为主, 在3G将承载者实时话音、移动多媒体、移动电子商务等多种业务。移动IP可以让3G真正实现随时随地无缝接入, 将大大促进3G业务发展。虽然目前移动IP技术还有很多不足之处, 但是基于移动技术的网络系统和Internet网络相结合, 提供高速、高质量移动IP技术必将是大势所趋。其次, 移动IP是IPv4发展到IPv6的必然, 随着互联网的规模及应用快速发展, IP地址将从IPv4演进到IPv6, IPv6将现有地址扩展多128位, 可用地址是原来的8倍, 这将大大方便移动IP的应用, 不仅满足了对空间的需求, 也对移动终端设备对IP地址的配置要求, 而用户对于基于IP的应用业务使用也更为方便, 3G移动网络向IPv6承载过渡是必然趋势。

光纤通信技术

因光在不同物质中的传播速度是不同的, 所以光从一种物质射向另一种物质时, 在两种物质的交界面处会产生折射和反射。而且, 折射光的角度会随入射光的角度变化而变化。当入射光的角度达到或超过某一角度时, 折射光会消失, 入射光全部被反射回来, 这就是光的全反射。

进入光传播时代以来, 在尽享数字信号带来高数据处理能力的同时, 我们不得不忍受光纤这种娇贵的传输介质。因为施工人员必须将光纤铺得平直舒坦, 它才老老实实地为人们传输清晰的信号, 所以造成了在建筑物里铺光纤难度大、成本高的难题。而《时代》周刊将“计算机类最佳发明”头衔授予了康宁 (Corning) 公司, 理由正是该公司研发了名为nano Structures的技术, 并基于这个技术发明了一种能让信号在角落处转弯、百折不挠的“变形光纤”, 为突破光传播介质的瓶颈做出了贡献。

光纤通信技术是通过光学纤维传输信息的通信技术。在发信端, 信息被转换和处理成便于传输的电信号, 电信号控制一光源, 使发出的光信号具有所要传输的信号的特点, 从而实现信号的电光转换, 发信端发出的光信号通过光纤传输到远方的收信端, 经光电二极管等转换成电信号, 从而实现信号的光电转换。电信号再经过处理和转换而恢复为原发信端相同的信息。现在以长波长光源和单模光纤为标志的第二代光纤通信技术也已经成熟, 无中继通信距离约为30公里, 通信容量约为5000路, 适用于长途干线通信。全光化和光集成化的光纤通信技术正在研究之中。全光化指的是在中继器中光信号直接被放大, 省去了光电转换和电光转换过程。全光化的光集成化功能大大减少中继器和光端机的体积, 降低功耗和成本, 提高可靠性。未来的光纤通信将向超高速系统、超大容量WDM系统演进, 而实现光联网是整个光纤通信发展的战略大方向。我们期待着这些新技术的实现来更大的促进整个信息产业的发展。

参考资料

参考文献

[1].《百折不挠的光纤》作者:王雅丽1.《百折不挠的光纤》作者:王雅丽

基于卫星广播的IP组网技术 第10篇

卫星通信作为一种超视距无线通信手段, 具有通信带宽大、信号质量好和不受地域限制的特点, 在民用和军用方面都得到了广泛应用。随着IP网络技术的普及, 大部分用户业务已经IP化。因此, 卫星通信必须支持IP业务才能更好地发挥作用。在分析卫星链路特性的基础上, 提出了采用单路单载波/多路单载波卫星通信一发多收的通信方式, 实现基于卫星广播的IP组网方案, 进行了理论和工程分析, 并通过了实验室测试。

1 传统组网方式分析

目前, 广泛应用的卫星通信设备一般采用以太网桥接技术支持IP业务, 提供点到点IP承载服务。要实现IP组网, 需借助路由器等网络设备, 在路由器之间建立点到点卫星链路[1]。当多个站之间组网时, 考虑到卫星信道延迟较大, 为保证话音等业务的服务质量, 最多只能经过一跳卫星链路传输, 因此每个站之间都需要建立直达卫星链路, 对于这种全网状连接, 需要的传输信道数量与节点数成平方次数关系, 当站点数量较多时, 需要占用大量的卫星信道资源[2]。

以3个站为例, 构建基于点到点卫星传输的IP网, 每个站需要配置1台路由器和2台调制解调器, 分别和另外2个站建立连接, 如图1所示, 图1中单箭头虚线表示卫星信道, 双箭头实线表示以太网连接。

对于3个站的网络需要3条双向卫星链路, 共6个载波。当站点数量增加时, 需要的载波数量 (N) 与站点数量 (n) 的关系为:

这种组网模式下链路传输容量是预先分配的, 也就是说各站之间的卫星带宽资源根据传输业务需求静态配置。例如:A站到B站之间配置成双向2 M, 这部分资源就永久被占用, 除非通过管理员进行释放或调整。对于IP业务, 数据突发性比较大, 而这种固定分配传输资源的方式, 不能动态占用资源, 即使在没有数据传输的情况下, 也仍然需要占用转发器带宽, 整体上传输资源利用率较低。

为了解决这一问题, 新型的卫星通信设备内部集成了IP路由功能, 采用时分多址 (TDMA) 或码分多址 (CDMA) 技术实现多点通信[3]。但是, 为了最大限度地保护已有投资, 充分利用现有的卫星通信设备, 希望通过优化网络设计, 实现基于传统单路单载波/多路单载波卫星信道的高效IP组网[4]。

2 卫星广播组网

2.1 组网方式

为了解决传统组网方式下链路数量n平方问题和卫星信道资源不能动态利用问题, 利用卫星通信易于实现一发多收的特点, 可考虑基于卫星广播方式组网。每个站只发1个载波, 对外数据全部通过这1个载波发送, 同时接收其他所有站的载波, 提取发给本站的数据, 其他数据丢弃, 由于IP数据全部带有源/目的地址, 对于区分是否为本站数据非常容易[5]。

仍然以3个站为例, 每个站配置1台调制器对外发送数据, 2台解调器接收其他2个站的数据, 在实际工程中, 采用调制解调器 (包括1台调制器和1台解调器) 实现双向数据收发, 另1台解调器实现单收。为了实现多路解调数据的汇集, 路由器经以太网交换机与调制器和解调器相连, 如图2所示。

数据发送过程:发送站路由器根据需要将数据封装成相应的目的地址 (目标站路由器的MAC地址) , 发送给以太网交换机, 以太网交换机将数据发送给调制器, 调制器将数据通过卫星信道发送。

数据接收过程:接收站解调器接收所有其他站发送的数据, 发送给以太网交换机, 以太网交换机分析来自所有解调器的数据, 丢弃非本站数据, 将本站数据发送给路由器。

2.2 以太网交换机配置

在发送和接收数据过程中, 以太网交换机是完成数据转发的关键, 因此, 有必要对以太网交换机的转发机制进行必要的分析。以太网交换机是工作在数据链路层的网络设备, 基于终端设备的物理地址 (MAC地址) 对数据进行转发, 每个交换机端口对应1个或多个MAC地址, 以MAC地址表的形式存在交换机内部。当交换机收到以太网帧后, 通过查MAC地址表决定向那个端口发送。如果收到的数据帧在MAC地址表内没有对应的地址, 则向除接收端口外的所有端口广播。由此可见, MAC地址表是决定交换机正确转发数据的基础。一般情况下, 交换机通过自学习的方式获得终端设备的MAC地址, 当终端发送数据时, 其以太网帧中带有源MAC地址, 交换机根据该数据帧的接收端口获得MAC地址和端口的对应关系[6]。

当采用卫星广播方式组网时, 对于1个站来说, 希望通过同一个以太网端口对外发送数据, 通过不同的以太网端口接收其他站的数据, 显然, 如果以太网交换机通过自学习的方式获得MAC地址表, 因为不同站的数据帧来自于不同的接收端口, 因此交换机学习到的MAC地址与接收端口对应, 交换机在转发该MAC地址的数据时会发送到相应的端口, 实际上希望所有对外数据都通过1个端口发送, 因此必须对以太网交换机的MAC地址表进行配置[7]。

通用的以太网交换机支持静态配置MAC地址, 也就是说可手动建立MAC地址和端口的对应关系, 例如, 华为S系列交换机可通过以下命令静态配置MAC表[8]为:

该命令将0002-0002-0002的MAC地址静态配置到0/0/8端口上, 当交换机收到目的MAC地址为0002-0002-0002的数据帧时, 从0/0/8端口发出。

2.3 数据转发流程

下面结合图2, 详细分析数据的收发流程, 各站以太网交换机端口连接关系为:端口1连接路由器, 端口2连接调制解调器, 端口3连接单收解调器, 假定各站路由器端口MAC地址为:

A站:0011-43C4-128A

B站:0011-43C4-128B

C站:0011-43C4-128C

如果不对交换机配置静态MAC地址, 各站以太网交换机自学习的MAC地址表如下:

A站:端口1→0011-43C4-128A

端口2→0011-43C4-128B

端口3→0011-43C4-128C

B站:端口1→0011-43C4-128B

端口2→0011-43C4-128A

端口3→0011-43C4-128C

C站:端口1→0011-43C4-128C

端口2→0011-43C4-128A

端口3→0011-43C4-128B

根据以上MAC地址表, 当A站以太网交换机收到路由器发来C站的数据后, 会从端口3转发, 由于端口3连接的是单收解调器, 显然不能通过卫星信道顺利发送到C站。同理, 也不能实现C站到A站、B站到C站和C站到B站的数据发送。

为了实现数据按预定方式转发, 分别在3个站的以太网交换机上配置静态MAC地址表, 执行以下命令:

A站:mac-address static 0011-43C4-128C eth 0/0/2

B站:mac-address static 0011-43C4-128C eth 0/0/2

C站:mac-address static 0011-43C4-128B eth 0/0/2

此时, 各站以太网交换机的MAC地址表如下:

A站:端口1→0011-43C4-128A

端口2→0011-43C4-128B

→0011-43C4-128C

B站:端口1→0011-43C4-128B

端口2→0011-43C4-128A

→0011-43C4-128C

C站:端口1→0011-43C4-128C

端口2→0011-43C4-128A

→0011-43C4-128B

对于A站交换机, 收到MAC地址为0011-43C4-128A的数据发送到端口1, 收到MAC地址为0011-43C4-128B和0011-43C4-128C的数据发送到端口2, 实现了本站数据发送给路由器, 非本站数据发送给调制器。对于B站和C站的交换机也同样道理。

2.4 广播抑制

通过以上分析可知, 采用静态配置MAC地址表能够实现数据正确转发。但是由于转发路径中存在环路, 会带来广播问题。例如, 当B站路由器发送一个广播报文时, 会通过以太网交换机的端口2发送出去, 经过卫星信道, A站和C站交换机都会收到。对于A站交换机来说, 交换机从端口2收到广播报文后, 会向端口1和端口3发送, 由于端口3是单收端口, 不会经过卫星信道发送出去, 造不成影响, 而对于C站来说, 交换机从端口3收到广播报文后, 会向端口1和端口2发送, 端口2会将报文经卫星信道发送出去, A站和B站交换机都会收到, A站交换机按照同样的机制, 会将该广播报文经端口2发送出去, 这样B站会从端口2和端口3收到广播报文, 造成广播数据又回到的B站, 如此循环, 会造成广播数据不断复制, 最终耗尽所有网络资源, 影响正常通信。因此, 必须对广播加以限制, 防止形成广播风暴[9]。

为了防止形成广播风暴, 可以在以太交换机上配置端口隔离, 限制从卫星信道收到的广播报文再通过其他的卫星信道发送出去。所谓端口隔离就是限制交换机特定端口之间的通信[10], 使得从卫星信道接收到的数据只向路由器转发, 不向其他卫星信道转发。对于上述范例, 分别在3个站的以太网交换机上执行以下命令:

进入端口2:interface eth 0/0/2

配置端口2到端口3单向隔离:am isolate eth 0/0/3

进入端口3:interface eth 0/0/3

配置端口3到端口2单向隔离:am isolate eth 0/0/2

通过以上配置, 2个连接卫星信道的端口2和端口3之间不能互相通信, 从而防止了广播风暴的产生。

3 测试验证

为了验证上述基于卫星广播组网方案的工程可行性, 在试验室组建了如图3所示的测试环境, 进行了基本业务测试。

路由器之间启用OSPF动态路由协议, 每个站的路由器后面连接本地局域网。A站部署了Web服务器、FTP服务器和视频服务器, B站和C站各部署了1台客户机和1台测试仪, 进行了以下测试: (1) B站和C站客户机分别访问A站的3个服务器; (2) 通过测试仪B站向C站发送UDP测试数据。

测试结果表明, B站和C站客户机能够正常访问A站服务器, 实现Web网页浏览、FTP文件上传及下载、组播视频接收。C站测试仪能够正常接收B站测试发送的测试数据。

4 结束语

根据卫星信道特点和IP网络组网的特性, 提出了一种基于卫星广播的IP组网方案, 通过对交换机进行特殊配置, 解决了数据转发和广播数据环回问题, 经过实验室的测试验证, 能够在实际工程中应用。提出的方案采用共享方式使用卫星信道, 由于对外所有的数据都通过1个卫星载波发送, 当通信目的站点较多时, 需要占用较大的通信带宽, 因此在实际使用中站点数量不能太多, 比较适用于规模较小的网络。

摘要：针对采用资源预分配 (PAMA) 卫星信道构建IP网不能动态分配各站信道资源以及网络结构复杂的问题, 提出了一种基于广播的IP组网技术。采用“一发多收”的通信方式, 地面站以广播方式发送对其他地面站的信息, 同时接收其他地面站发来的信息, 保留发给本站的信息 (其他信息丢弃) , 实现任意2个地面站之间的双向通信。采用广播方式组网, 能够减少卫星载波的占用数量, 简化网络配置, 提高卫星信道资源利用率。

关键词：卫星广播,MAC地址表,ARP协议,以太网

参考文献

[1]王秉钧, 王少勇.卫星通信系统[M].北京:机械工业出版社, 2004:89-127.

[2]马刈非.卫星通信网络技术[M].北京:国防工业出版社, 2003:132-156.

[3]陈振国, 杨鸿文, 郭文彬.卫星通信系统与技术[M].北京:北京邮电大学出版社, 2003:72-98.

[4]汪春霆, 张俊祥.卫星通信系统[M].北京:国防工业出版社, 2012:32-93.

[5]查佩尔蒂特尔.TCP/IP协议原理与应用[M].北京:清华大学出版社.2009:48-89.

[6]沈鑫剡.交换式以太网原理、技术及实现[M].北京:人民邮电出版社, 1999:124-168.

[7]IEEE 802.3.Virtual Bridged Local Area Networks[S], 2008.

[8]华为S系列交换机产品文档V1.0[S], 2009.

[9]苏英如.局域网技术与组网工程[M].北京:中国水利水电出版社, 2005:189-207.

IP地址和硬件地址的配合通信研究 第11篇

我们可以把整个因特网看作是一个单一的、抽象的网络,IP地址是用来标识这个网络上计算机的逻辑地址,这个网络也依靠IP地址与本网上的其它站点互相区分、互相通信。然而在实际通信过程中,仅有IP地址是不够的,还必须借助硬件地址,那么IP地址与硬件地址是如何配合通信的呢?本文通过一个实例来揭示它们之间的配合关系。

2 IP地址与硬件地址的层次关系

图1展示了IP地址与硬件地址的层次关系。从层次的角度看,硬件地址是数据链路层和物理层使用的地址,而IP地址是网络层和以上各层使用的地址。

在发送数据时,数据从高层向下传到低层,然后才到通信链路上传输。使用IP地址的IP数据报一旦交给了数据链路层,就被封装成MAC帧。MAC帧在传送时使用的源地址和目的地址都是硬件地址,这两个硬件地址都写在MAC帧的首部中。

根据MAC帧首部中的硬件地址,在通信链路上的设备接收MAC帧。在数据链路层看不见隐藏在MAC帧的数据中的IP地址。只有在剥去MAC帧的首部和尾部后将MAC层的数据上交给网络层,网络层才能在IP数据报的首部中找到源IP地址和目的IP地址。

3 实例研究

图2是一个实例,由三个局域网通过两个路由器R1和R2互连起来。现在主机H1要和主机H2通信。这两个主机的IP地址分别是IPl和IP2,而它们硬件地址分别为HAl和HA2。通信的路径是:H1→经过R1转发→再经过R2转发→H2。路由器R1因同时连接到两个局域网上,因此它有两个硬件地址,即HA3和HA4。同理,路由器R2也有两个硬件地址HA5和HA6。

图3是从协议栈的层次上看图2数据流动的全景。

这个全景包含着两个层次。从虚拟的IP层上看IP数据报的流动和从数据链路层上看MAC帧的流动。这两个数据流动的层次是有技术上差别的。

从虚拟的IP层只能看到IP数据报。虽然IP数据报要经过路由器R1和R2的两次转发,但在它的首部中的源地址和目的地址始终分别是IPl和IP2。图中的数据报上写的“从IPl到IP2”就表示前者是源地址而后者是目的地址。数据报中间经过的两个路由器的IP地址并不出现在IP数据报的首部中。虽然在IP数据报首部有源站IP地址,但路由器只根据目的站的IP地址的网络号进行路由选择。

从数据链路层上只能看到M AC帧。IP数据报被封装在MAC帧中。MAC帧在不同网络上传送时,其MAC帧首部中的源地址和目的地址要发生变化。开始在H1到Rl间传送时,MAC帧首部中写的是从硬件地址HAl发送到硬件地址HA3,路由器R1收到此MAC帧后,在转发时要改变首部中的

源地址和目的地址,将它们换成从硬件地址HA4发送到硬件地址HA5。路由器R2收到此帧后,再改变一次MAC帧的首部,填入从HA6发送到HA2,然后在R2到H2之间传送。MAC帧的首部这种变化,在IP层上是看不见的。

表1列出了图2不同层次、不同区间的源地址和目的地址。

IP层抽象的互联网屏蔽了下层很复杂的细节。在抽象的网络层上讨论问题,就能够使用统一的、抽象的IP地址研究主机和主机或主机和路由器之间的通信。

参考文献

[1]史创明,王立新.计算机网络原理与实践[M].北京:清华大学出版社,2006.165-168.

[2]兰少华,杨余旺.吕建勇.TCP/IP网络与协[M].北京:清华大学出版社,2006.12-30.