图2-21 十字槽轮精车工序简图图2-22 花盘式车床夹具1，3，4—定位套 2—定位销1）mm圆弧尺寸由刀具调整来保证。3）夹具体上φ120mm止口与过渡盘上φ120mm凸台采用过盈配合，设计要求就地加工过渡盘端面及凸台，以减小夹具的对刀和定位误差。工件的装夹就是将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程。图2-23 角铁式车床夹具2）在自定心卡盘上装夹工件。图2-24所示为立式铣床铣轴承座底面的夹具。......
2023-06-26
典型卫星网络路由方案及优化探析
【摘要】：图2-20FDMA／DAMA卫星网络中自适应路由建立／删除流程图2-21PIM-DM协议在FDMA／DAMA卫星系统中应用2.2.4.2MF-TDMA卫星网络路由方案在MF-TDMA卫星网络中，路由方案的选择与设计应重点考虑网状网络拓扑结构和广播型链路对路由协议的影响。
在FDMA／DAMA卫星网络中，路由方案的选择与设计应重点考虑链路按需建立／拆除以及链路的单向性对路由协议的影响。
FDMA／DAMA卫星网络采用自动检测或通过人工动态设置的方式实现信道接入控制，达到动态申请卫星资源的目的，卫星链路不是一直存在，路由也不存在。路由协议需要通过相邻路由器间交互路由信息来动态获取全网的路由信息，卫星信道建链成功后，路由协议最长需要几十秒的时间才能达到路由收敛。这样会导致一些IP应用协议由于信令建立时间过长，造成用户终端呼叫失败，影响正常通信。因此，动态路由协议并不适合在FDMA／DAMA卫星网络中直接应用。图2-19给出了FDMA／DAMA卫星网络拓扑结构及链路特点。
图2-19 FDMA／DAMA卫星网络拓扑结构及链路特点
与地面网络不同，FDMA／DAMA卫星网络中卫星链路的建立具有阶段性，因此在卫星段需要自适应路由技术。FDMA／DAMA卫星网络根据用户通信需求动态申请卫星资源，卫星链路建立后自动建立路由。自适应路由技术提供可控的路由建立机制，避免用户对路由的复杂配置。FDMA／DAMA卫星网络中自适应路由建立／删除流程如图2-20所示。
2）组播路由方案设计
在FDMA／DAMA卫星网络中，组播业务的应用方式与地面网络有所不同。如在一次卫星视频会议中，通常由视频组播的发起者选择组播流的接收者，然后向网控中心申请到各个接收者所在远端站的广播信道。为了节约卫星带宽，往往只建立从组播源到各个接收者的单向广播信道，而不存在接收者到组播源的反向信道。采用PIM-SM，PIM-SSM协议的接收者想要接收组播数据，首先要通过反向信道向组播源或汇聚点发送加入组申请。因此，在FDMA／DAMA卫星网络中不适合采用PIM-SM，PIM-SSM协议。
PIM-DM协议在源端路由器配置静态组播接收组后，不需要接收者向组播源发送加入组申请，当路由器收到组播数据流后，直接向下游转发。此外，FDMA／DAMA卫星网络中的组播接收者通常是由组播发起者指定，也不存在剪枝与嫁接过程。因此，PIM-DM协议不需要接收者到组播源的反向卫星信道，比较适合在FDMA／DAMA卫星网络中使用。图2-21给出了PIM-DM协议在FDMA／DAMA卫星网络中的应用。
图2-20 FDMA／DAMA卫星网络中自适应路由建立／删除流程
图2-21 PIM-DM协议在FDMA／DAMA卫星系统中应用
2.2.4.2 MF-TDMA卫星网络路由方案
在MF-TDMA卫星网络中，路由方案的选择与设计应重点考虑网状网络拓扑结构和广播型链路对路由协议的影响。
1）单播路由方案设计
MF-TDMA卫星网络拓扑结构较为简单，各个用户连接在卫星信道上，任意两站之间仅有一跳距离，如图2-22所示。
图2-22 MF-TDMA卫星网络拓扑结构及链路特点
通过上节对路由协议的适应性分析可知，采用水平分割的RIP协议更加适合在MF-TDMA卫星网络中应用，但是也存在以下一些问题。
（1）MF-TDMA卫星网络在应用组网时，卫星侧接口与本地接口的网段配置可能属于不同的管理机构，极易造成网段配置重叠。
（2）与地面路由交换设备相似，MF-TDMA用户卫星存在两次数据查表转发操作（三层路由寻址、二层地址解析），但由于卫星链路长时延的影响，增大了数据包在用户卫星内的转发时延，从而降低了系统传输效率。
根据MF-TDMA卫星网络的上述特点及应用需求，一种更加适应卫星网络环境的路由协议为：卫星RIP（RIP-S），它基于标准的RIP改进而来，采用了两项技术——扩展的无编号IP技术与双层寻址路由技术，既可规避网段冲突又高度集成了转发功能，可灵活应用于MF-TDMA卫星网络。
无编号IP技术本是一种计算机网络中点到点链路上节约IP地址的方案，同时也能节约点到点链路上路由设备的路由表开销。所谓无编号IP，实际上就是路由器的串行接口在没有配置有效IP地址时，可以借用其他接口的IP地址，使该接口能够正常使用。将无编号IP技术扩展，使其不仅能在点到点链路上实现，而且可以在广播型链路的以太网口上实现，如图2-23所示。这样MF-TDMA用户卫星侧接口借用本地接口的地址，卫星侧接口则不用分配地址，既可以节约IP地址与路由表的开销，又能解决MF-TDMA卫星网络内网段冲突问题。
图2-23 无编号IP技术以及扩展
（a）无编号IP技术；（b）扩展的无编号IP技术
双层寻址路由技术是三层路由寻址与二层地址解析的集成实现技术。三层路由寻址指的是通过数据包的目的IP地址获取下一跳路由结点的IP地址，二层地址解析指的是通过下一跳路由结点的IP地址获取其物理地址（在卫星网络中，站号为用户卫星的物理地址）。双层寻址路由技术通过一次路由即可完成下一跳路由结点IP地址与对应物理地址的寻址。该技术利用RIP定期更新的特性，并使用RIP-S自己定义的路由报文格式，使整个卫星网络的路由收敛和链路层地址解析同时完成，一次查表即可完成数据的转发工作。RIP-S生成的路由表与标准路由表相比，每条路由项中增加下一跳路由结点IP地址对应的链路层地址（站号）字段。图2-24展示了二次数据查表转发与双层寻址路由转发的处理流程以及RIP-S的路由表结构。
图2-24 双层寻址路由转发与二次数据查表转发对比
（a）二次数据查表转发操作；（b）双层寻址路由转发操作
MF-TDMA卫星网络可以使用标准的RIP协议实现域内的路由选择。通过采用结合扩展的无编号IP技术和双层寻址路由技术的RIP-S，可以进一步优化用户卫星的内部结构与路由流程，并提高卫星网络的传输效率。
2）组播路由方案设计
MF-TDMA卫星网络也是按需建立卫星链路的，但与FDMA／DAMA卫星网络不同的是，在业务通信前，系统为每个用户预留一定的卫星带宽，用于管理信息、路由信息的传输，即任意两个用户之间都通过空间信息网络存在双向通信链路。因此，PIM-DM，PIMSM和PIM-SSM协议都可以用于MF-TDMA卫星网络，下面就这几种组播路由协议在MF-TDMA卫星网络的应用性能进行简要分析。
（1）PIM-DM协议。该协议的路由方式采用扩散／剪枝模式来发送数据，当某用户需要传输多路组播流时，需要和接收组播数据的远端站建立双向卫星链路。用户在收到组播数据流后，即使下游没有该组播的接收者（但存在PIM邻居路由器），也会向所有的卫星链路发送组播数据，会造成卫星链路的拥塞，影响该卫星链路上正常的业务接收。因此，PIM-DM协议不适于MF-TDMA卫星网络有多路组播业务流传输的情况，如图2-25所示。
图2-25 MF-TDMA卫星网络采用PIM-DM协议存在的问题
（2）PIM-SM协议。为了使PIM-SM协议正常地工作，在PIM-SM域内的所有路由器必须知道RP地址。确定RP有两种方法：一是静态配置，它要求为每个路由器配置一个组或一系列组的RP地址，但当网络规模变大或是不同的组播组在域内使用不同的RP时，配置问题尤其严重。二是动态方法，即引导路由器（BSR）产生“引导”消息，这些消息用来选举一个活跃的“BSR”，同时包含组到RP映射信息，用于散布RP信息。
当组播源与该组的RP地址不在同一节点时，组播数据需要先单播发送到RP路由器所在的地球站，然后再由RP路由器组播发送到有接收者的节点。这样组播数据流需要卫星链路两跳，未能充分发挥卫星网络的广播和单跳的特性，如图2-26所示。
图2-26 MF-TDMA卫星网络采用PIM-SM协议存在的问题
（3）PIM-SSM协议。在MF-TDMA卫星网络中，采用PIM-SSM协议来作为组播路由方式是比较适合的。PIM-SSM协议利用了稀疏模式的所有好处，但其完全不使用共享树的转发方式，而是使用最短路径树。当某节点的业务终端想要接收某条组播流时，会向组播源发送接收请求，并在沿途路由器上建立（S，G）转发状态，组播源收到该请求后发送组播数据流，该组播流会沿着建立好的路径传送到接收者。
通过上述分析可知，与PIM-DM协议和PIM-SM协议相比，PIM-SSM协议更适用于MF-TDMA卫星网络。
2.2.4.3 DVB-RCS卫星网络路由方案
在DVB-RCS卫星网络中，路由方案的选择与设计应重点考虑星型网络拓扑结构和点到多点链路对路由协议的影响。DVB-RCS卫星网络拓扑结构及链路特点如图2-27所示。
1）单播路由方案设计
DVB-RCS卫星网络中远端站间的通信需经过中心站转发，两站不能直接互通，对于路由协议来说，属于点到多点网络。在计算机网络的路由协议中，只有OSPF协议支持点到多点网络。但采用OSPF协议对远端站路由器的性能要求较高，同时占用较多的信道带宽。
图2-27 DVB-RCS卫星网络拓扑结构及链路特点
DVB-RCS卫星网络的路由解决方案需要充分考虑系统的网络拓扑结构，设计专用的卫星路由协议解决域内路由选择问题。在DVB-RCS卫星网络中远端站之间必须经过中心站转发才能实现互通，小站之间没有必要直接交互路由信息。DVB-RCS卫星网络的路由解决思路如下：
（1）远端站DVB-RCS用户卫星通过标准路由协议与相连的路由器交互路由信息，获取本地的可达路由信息，并配置缺省路由，指向中心站。
（2）远端站DVB-RCS用户卫星定期／触发向中心站上报本地的可达路由信息。
（3）中心站路由器负责收集全网路由信息的更新，并进行卫星网络内的路由计算。同时维护远端站IP地址与MAC地址的映射与转换。
（4）远端站DVB-RCS用户卫星设置路由缓存，为到达的用户IP数据包选择最佳路由并得到下一跳DVB-RCS用户卫星MAC地址。当本地缓存无法查找到对应IP数据包的下一跳DVB-RCS用户卫星终端MAC地址时，到中心站进行查询。
2）组播路由方案设计
在DVB-RCS卫星网络中，组播数据源一般放置在中心站，前向链路采用TDM体制，从中心站到远端站的通信链路一直存在。若采用PIM-DM协议，即使远端站没有组播接收者，组播数据流也会周期性地向远端站进行广播，造成DVB-RCS卫星网络前向链路带宽资源的浪费。因此，在DVB-RCS卫星网络中适合采用PIM-SM协议和PIM-SSM协议，当远端站的接收者需要接收某条组播数据流时，首先通过反向信道向组播源或汇聚点发送入组申请。当DVB-RCS卫星网络采用PIM-SM协议时，将汇聚RP放置在中心站，就可避免组播数据在卫星网中传输的两跳问题。图2-28给出了PIM-SM协议在DVBRCS卫星网络中的应用。
图2-28 PIM-SM协议在DVB-RCS卫星网络中的应用
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