卫星ATM网络数据链路层协议

2023-07-02 理论教育版权反馈

【摘要】：最后，将若干个卫星ATM信元封装到卫星链路帧的净荷中。

根据是否采用星上交换，可将星上ATM网络大致分为两类：一类采用“弯管”转发方式的卫星，这是一种透明的ATM卫星网络，星上对ATM协议不进行任何处理，所有的交换协议处理由关口站和网络控制站完成；另一类采用具有星上处理功能的卫星，在该网络中，信息交换由星上ATM交换机完成，控制功能则由星上ATM交换机和星上或地面的控制网络共同完成。基于星上交换的卫星ATM网络组成如图2-9所示，各类用户及子网通用网间互联单元（IWU）接入卫星ATM网络。

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图2-9　基于星上交换的卫星ATM网络组成

在基于星上交换的空间信息网络中应用ATM技术，需要解决一系列问题。在卫星用户构造方面，卫星ATM信元格式设计、信元的保护和差错控制、多址接入方式、信道编码方案、带宽资源的统计复用、系统同步问题、呼叫准入控制和流量控制等均需要关注；在星上载荷方面，星上ATM交换结构设计、星上缓存管理、星上调度和星上拥塞控制等均需要关注。

2.1.3.1　卫星ATM信元设计

标准ATM信元结构是基于误码率相当低的光纤信道设计的，在高误码率的星间无线信道环境下，会导致较高的信元丢失率。针对星间信道的特点，借鉴无线通信中的ATM信元结构，有几种不同结构的无线ATM信元可能被采用，其中欧标Eurocom2000信元和ThomsonRITA2000信元就是常用的两种无线ATM信元，其信元结构如图2-10（a），（b）所示。相对于标准信元，这两种无线ATM信元结构增强了对信元头或整个信元的纠错能力，但同时也降低了传输效率。卫星信道属于无线信道，但误码性能一般要好于地面无线信道，同时使用卫星信道进行传输，传输效率也是必须要考虑的问题。综合考虑卫星信道的误码率特性、传输效率及标准ATM信元的兼容性，结合仿真分析和工程实践，图2-10（c）给出了一种卫星ATM信元及卫星链路帧结构。

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图2-10　典型ATM信元与空间信息网络ATM信元结构

该结构不包含一般流量控制（GFC）字段，使用可纠正两个错位的校验码来提高信元头的纠错能力。考虑到卫星ATM网络的规模相对有限，通常情况下所支持的虚路径标识（VPI）／虚信道标识（VCI）数目是足够的。基于星上ATM交换的卫星系统中ATM网关与星载ATM交换机之间点到点连接中，卫星链路帧的分组头只包含同步字段，用于帧定界，不包含源／目的地址等信息。同时，卫星分组净荷由若干卫星ATM信元组成，以提高卫星信道的利用率。

2.1.3.2　卫星ATM信元交换流程

基于星上处理的卫星ATM网络采用星地一体化的信元交换模式，由ATM网关和星载ATM交换机共同构成一个完整的卫星ATM星地交换系统。其中，用户卫星ATM网关主要负责业务的接入，星载ATM交换机根据卫星ATM信元头中的VPI／VCI标识进行判别，并实现卫星ATM信元的转发。下面以IP业务的接入为例，简要介绍卫星ATM信元交换的流程。

（1）ATM网关本地维护一个IP地址和VPI／VCI标识的映射数据库，数据库包含了整个卫星ATM网络中ATM网关的IP地址、到达这些用户卫星ATM网关的VPI／VCI标识等详细信息。

（2）用户卫星ATM网关收到本地的IP数据后，根据IP数据包中的目的IP地址寻找相应的VPI／VCI标识，在AAL5适配层，将IP包装为会聚子层协议数据单元，然后分割为多个48 B的分段，并将分段分别装入不同卫星ATM信元的载荷区中，根据前面寻找的VPI／VCI设置信元头的虚路径标识VPI。虚拟通道标识VCI信元丢失优先权（CLP）和载荷类型标识（PTI）等参数，产生信元头差错控制（HEC）。最后，将若干个卫星ATM信元封装到卫星链路帧的净荷中。

（3）承载ATM信元的卫星链路帧通过卫星信道发送到星载ATM交换机中，星载ATM交换机根据ATM信元头中的VCI／VPI标识进行判别并实现卫星ATM信元的转发。用户卫星ATM网关从星载ATM交换机接收IP数据时按反过程操作。

卫星ATM网络数据链路层协议

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