在多种带宽应用里，需要将信息分配给大量潜在的接受站，这些接受站彼此是相互隔离的。因为广播卫星信道的传输能力极强，所以通信卫星技术很适合传播这种服务，是一种很好的选择。尽管卫星多路有着巨大的潜能，但是在卫星网络上很少存在对多路传送服务支持的协议。虽然几份多路传送协议已经供因特网的使用，但是他们对于卫星网络不是很好的选择。在卫星网络涉及通讯时，传输协议的一关键部分受到了影响，这一部分是运输层。在这篇文章中，我们试图提供针对空间和路径的设计方法，在这种空间和路径里，网络部署和应用的要求影响着布置在卫星环境空间里的传输层。 我们也重视在下一代卫星多路传送服务的发展过程中一些相互矛盾的问题。

1  引言

在多种带宽应用里，比如软件不断改进，分配计算，以及多媒体容量分配，需要一个将信息分配给许多潜在的接收者场所，这些接收者场所相互隔离得很远。通信卫星就是自然的选择，因为其固有的的卫星带宽能力。此外，在许多情况下，卫星的基础设施能被建立成提供一种更广泛的服务和方便的基础设施，而基于陆地宽带连接的基础设施达不到这种要求。因此，虽然，今天许多宽带传输是通过陆上设备连接，但是卫星将起一个更大和更重要的角色，特别是点对多传输的服务。

利用更高的频率带宽例如贾频率（Ka-band）、点-线技术和板上的加工工艺的下一代卫星通信系统正在研究中。贾频带(Ka-band)对于卫星通信系统非常重要，因为它提供更宽的带宽。用点-光线和板上的加工技术的使用能提供双向直接通讯的小而低功率低成本的用户终端。这些系统很可能在全球通讯基础设施中起重要作用。

尽管卫星多路传播潜力巨大，但在卫星网络上很少存在对多路传送服务的支持的协议。虽然几份多路传送协议已经供因特网使用，但是他们对于卫星网络不是很好的选择。因此，为使下一代卫星系统和多路传送服务的有效率的集成就需对这几份协议进行研究和应用。 在卫星网络涉及通讯时，传输协议的传输层受到了影响。

2  我们考虑应用于包括了卫星宽带的多路传送服务的两种最普通的拓扑结构

（1）卫星网络可以被作为地理上分配的高速局域网(LAN)的相互联系的一块桥梁部署。 在这脚本里，局域网通过一个或更多卫星上线路连接卫星（图1（a））。这网络拓扑产生了一个对等结构： 卫星和信道节点作为局域网的一个覆盖网络。 通常，局域网也能连接一个陆地的核心网络。 这种网络体系结构为数据的多路传送分配提供独特的机会。在这个脚本里，当端口连接用于在带外控制信息，及用户反馈和数据重传时。 这种连接或许能被用来有效地传输内容给很多的站点。

图1 卫星网络拓扑结构 (a)主干部署。 (b)直接家庭部署

（2）直接家庭(或者直接商业)部署，在这种部署里，卫星网络由直接的或者双方向的独立的连接端子组成。在这种脚本里面。网络有一种很全面的拓扑结构，用户终端与其他网络没有直接的联系。地面终端通过位于所谓网络操作中心(NOC)的一个通道节点访问核心网络(图（1）b)。这种传送协议增加了传输信道 ,特别是当数据要求可靠的交互时，因为一个卫星要求返回信道和用户反馈的传送带外控制信息和数据重传必须穿过这条卫星信道。

3 丢失检查和反馈

为了提供可靠性，一份协议需要鉴定不能到达规定的目的地的包。 通过接收者返回丢失包通知给发送者。 传统上，这个反馈有下列形式之一：

肯定应答(ACK)： 接收者把包返回给发送者，表明包已经被收到。

否认应答(NACK)：接收者把包返回给发送者,表明包丢失,需要重传。

混合应答(both ACK and NACK)；对多路传送协议来说，肯定回答如果确认消息丢,就会确认内部是不是有破裂问题。当许多接收者返回确认包说他们收到正确的包时候，问题就会出现.因为每一个它们收到的包都会引起了资源连接的网络拥塞。另一个潜在的问题就是发送者必须保持与接收者连接的状态，那样才能确定数据包是否被接受者全部正确地接受了。在大规模多路传送应用方面，存储器和处理负荷变得很高。

NACK的反馈减少了一些问题。在电缆陆地的网络中，性能比较明显。NACK-based确认多路传送协议比ACK-based确认性能好。 在NACK-based的反馈里，接收者通过检查按照包顺序号的缺少来识别丢失的包，并且向被指定的发送者报告。发送者即不需要及时知道接收者在任一点的大小，也不需要在它的组中保持与每一个接收者的当前连接状态。 此外，NACK包的数量预计在在出错率上少于ACK。当它自由传送到缓冲区时，缺点就会产生，这个缺点是传送者很难知道其包是否到达到了接受者了， 因为NACK包可能在输送过程中丢失。对卫星多路传送应用来说，与丢失检查和用户反馈有关的潜在的问题是更加严重。由于在卫星链路和潜在许多的接收者的高的出错率，即使基于NACK的反馈导致的不仅仅是一个内破裂问题， 而且传输的延迟会导致数据的重传输没有可能了。 在主干部署里,陆地链路的存在允许支持,主要用于电缆陆地网络发展的反馈集中的用法以及反馈抑制。但是，在直接家庭部署过程中，由于我们算法的应用有限,将在第3.3节更进一步精心讲叙。

3.1减少损失

包恢复机制是一个可靠的传送协议的必要的组成部分。

自动重发请求(ARQ)是对于这目的的一种著名的技术。 在ARQ内，发送者对丢失通知反应是通过重传丢失包来表现的。在卫星多路传送应用中，对数据包的恢复来说，由于几个原因纯ARQ结果是无效的。传播长延迟与卫星链路有关,在重请求期间导致很多延迟，使得敏感应用(例如录像机流)的处理不能执行。如果频繁和进一步消失在卫星链路，就会导致高出错率和高突发错误。所以，随着卫星传输的广泛应用，即使反馈机制能够把丢失的信息传回信号源，网络的带宽和进程需要的时间，会被不同的接受端接受不同的丢失数据包而浪费掉。几份早期的论文把ARQ方法用在卫星多路传输协议中。

3.2反馈禁止和集中

几个现有的多路传输协议采取了反馈禁止和集中来控制为反馈包的数量和反馈包的流，其目的是避免反馈破裂的问题。卫星多路传送采用内的这些方法的应用性严重依赖网络部署的结构

数据通信协议反馈集中适用于一个合乎逻辑或者物理阶层网络。反馈集中依赖对源的中间实体收集，滤出和合并反馈信息。在主干脚本里面，对于中间局域网路由器来说，收到来自接收者节点的反馈包而只把集中反馈信息报告给卫星网关是可能的。网关节点能收到源的通过几个路由器的单个反馈信息报告。

3.3 包恢复

在面向无连接通讯里，反馈报告包返回发送人，发送人提出重传。 为避免反馈内破裂, 通信量集中在发送者, 并且降低包恢复潜在因素。几份多路传送协议采用本地恢复法。本地恢复允许指定节点缓存数据包, 代替发送者重传。 因此，接收者首先通过这些结点来恢复丢失包。如果丢失包不能通过指定结点恢复，那么就会向发送者请求重传。用一个合乎逻辑或者物理层次的网络是可能的, 通过它们中间路由器能缓存包，收到请求之后向上重传。反馈集中路由器辅助了本地恢复提高了灵活性和多路协议的可靠性.

由于与卫星链路相伴的长时间的传播延迟，包的本地恢复在卫星网络里特别重要。在主干部署里，卫星网关和中间路由器是一个适合本地恢复的好场所。不过，伴随反馈集中，路由器辅助本地恢复要求中间网络部件的支持和它的可用性取决于路由器扩展性的存在。如果接收结点允许响应重传请求, 大体上路由器辅助本地恢复的可能，如果接受点被允许重发请求。在这种情况下，有效的反馈和包修复必须避免网络的溢流问题。在直接家庭部署中，所有接收者直接收到来自卫星的包，在卫星与接收者之间没有中间路由器。因此，对于在这样的网络中本地恢复是比较困难的。

3.4数据通讯协议

在为研究陆地卫星网络时，需要在研究中作出巨大的努力来提供一个无所不在的端到端的拥塞控制算法。这要修改TCP协议使之与卫星信道相配。另一个提议是在卫星网络接口处设置一个连接，并且运行在末端结点与卫星网关之间的TCP协议。当在卫星核心网络运行算法时，第二种方法在实际中有几个优点。它允许卫星核心网络提供最佳数据流而达到高效用。并且在一部分陆地网络中，它也可能推开拥塞到网络边缘，让TCP拥塞控制机制处理拥塞。在中心网络中，问题是减少流控制问题而不是拥塞控制问题，因为卫星网络带宽是确定的确定和被许多有源连接共享了。然而卫星网层与因特网隔离，流控制通过拥塞窗口执行，也没有必要去区分丢失是因为拥塞还是连接错误。

为了使因特网与卫星网络隔离，要求在网关结点有额外的功能，然而，我们也相信卫星提供者也愿意这样的设计。因为在他们的网络中允许他们有完全的流控制。加上多播服务TCP控制的信道性能和算法，使得卫星网络有不可忽略的优点。

4 结论

在本章中，为支持多路服务，我提出了一个分类法和许多可选的设计概要。讨论了怎么样设计多路传输协议在卫星网络中的布置。我们的分类法是以多播传输协议IETF建筑块为基础。但是卫星传输协议的组件脚本被两个最一般的网络部署影响。

我们也概括地论述了一些问题，这些问题在下一代卫星多播服务网络中是受到批评的。像一些问题如反馈内破裂空缺和在传输层的包层的FEC码在陆地网络中已改变，但是考虑卫星网络的唯一特性时，它们不得不被引用。我们相信有效解决问题方法和新技术的发展（例如额外处理与缓存）将在全球通信的基础设施中表明卫星网络的真正价值。

译文原文出处：Elahi, Ata. 《NETWORK COMMUNICATION TECHNOLOPY》  科学出版社 2002年