卫星IP通信网设计技术分析

设备。不同厂家的VOIP( IP 语音) 设备、图像编码器和视频会议设备等IP 业务终端，其IP 开销不同，因此可以通过优化设计选用开销较小的业务终端以便从源头上减少数据量，从而提高卫星信道效率。图2 给出了测试IP 业务开销的示意图，需要利用集线器广播特性监视和测量业务数据，可用Iris( 捕获查看进出网络数据包)软件测试业务在IP 信道上的实际数据速率与业务信息速率比较，就可得出开销情况。表4 给出了一个VOIP 设备实测数据。

表3 数据包长对卫星信道传输影响

图2 IP 业务开销测试示意图.( 2) 利用卫星广播特性.

卫星通信天然具有点对多点的广播特性，因此在设计卫通IP 网时可以考虑利用此特点减少卫星载波数量进而提高全网的卫星资源利用率。

表4 某型号VOIP 设备实测数据

　　举例说明: 一个卫星视频会议系统包含1 个中心站和3 个远端站。若采用点对点方式，中心站图像信息需要3 个载波发给3 个远端站，加上3 个远端站的回传图像，共需6 个载波图3( a) 中f1~ f6; 但若采用广播方式通过1 个载波将中心站信息同时广播给3 个远端站，则可节省2 个载波，全网只需4 个载波图3( b) 中f1~ f4。若所有载波大小一致，则全网可节省1/3的卫星资源，资源利用率大大提高。同时由于中心站由多载波工作方式更换为单载波方式，不需要考虑消除多载波交调影响采取的功率回退措施，可以降低射频设备功率指标，图3( b) 所需功放功率只有图3( a) 工作方式时的1/6，因而可以降低建站成本。

图3 广播特性应用示意图

卫星IP 业务广播可以通过路由器广义端口支持组播业务来实现，这种方式需要精心设计系统，使网络设备能与卫星通信设备互相配合，使系统通过组播协议正常工作。由于采用组播时，中心站只广播一个载波，其中包含到所有相关远端站点的信息;而远端站信息通过各自回传信道上传，多为单向信道。因此路由器和卫星通信设备之间只能采用RJ45 网络接口才能工作,V. 35 和RS449 等透明接口不支持。

3. 3 广播风暴

网络交换机一般认为接在其上的IP 终端均为本地设备，会通过学习获知终端与接口对应情况。

若2 个卫星通信地球站两端均使用网络交换机，那么2 站间有多个双向业务MODEM 时，2 个网络交换机之间的ARP 请求可能无限重复，形成广播风暴。

避免办法就是用路由器代替网络交换机。

3. 4 主备切换路由问题

卫星通信网为保证系统的可靠性，大型站设计时卫星调制解调器均采用冗余备份方式。若2 个冗余备份设备均分别接到路由器不同端口，主备切换前后的路由将发生变化，影响IP 业务的传输。可行做法是保证主备卫通设备通过切换开关接入路由器的同一端口，避免接入不同端口。

3. 5 卫星IP 信道质量测试

卫星透明信道质量一般用误码率来衡量，而卫星IP 信道质量需要吞吐量、信道效率、丢包率、延时和延时抖动等多个指标才能较全面地衡量。

信道吞吐量衡量信道能够传输的IP 数据的最大能力。可以通过几种方式获得:a信道满负荷传输数据时监视信道IP 数据速率，可用Iris 软件测试;b用网络战车软件测试; c 利用专用测试仪器测量。

信道效率反映满负荷时传输的纯业务数据在信道带宽支持的最大数据传输速率中所占的比例。可以测出满负荷传输时的业务信息速率例如用FTP( 文件传输协议) 下载大文件、UDP 传输大文件和传输视频等，再除于信道理论数据速率。

丢包率、延时和延时抖动给出信道实时的传输质量，可以通过PING 命令或专用仪器测试。丢包率反映数据丢失和错误情况，可进而推算出误码率;延时和延时抖动影响话音等实时性要求较高的业务传输质量。

4 结束语

卫星通信网用于同步数据传输时，信道传输透明数据，结合业务终端可以传输话音、异步数据、同步数据、IP 数据、图像和多媒体等业务。随着IP 应用的不断普及，需要卫星信道直接传输IP 数据，各种应用承载在IP 平台上，因此考虑卫星通信的特点设计出发挥各自优势、克服不足的设计方案和工程实现方案就成为追求的目标。另外结合工程实践和试验给出供需双方都能接受、维护方便及经济适用的卫星IP 信道质量衡量及检测方法也是卫星IP 通信网运行维护不可缺少的。