卫星通信在Internet骨干网上的作用<1>

卫星通信在Internet骨干网上的作用<1>（金少申）
    当今世界Internet的迅猛发展，给信息产业带来无限生机，同时也推动着通信技术
的进步。随着网络技术的发展，卫星通信在Internet骨干网的作用已日益突出。
一、卫星通信与TCP/IP协议
    卫星通信的优势体现在（1）独特的无缝隙覆盖能力：三颗同步卫星就有实现除两极
以外的全球通信，这种独特的无缝隙覆盖能力是其它通信手段无法比拟的。（2）组网灵
活快捷：利用卫星通信系统的高功率密度、支持不对称传输链路、广播特性以及未来的
星上交换技术，可以构建点对多点、多点对多点的拓扑结构复杂的广域网。（3）对距离
的不敏感性：卫星通信链路的成本与传输距离无关，是解决边远地区和不发达地区通信
的重要手段，也是卫星通信与其它通信方式相比较最具优势的特点之一。（4）抗灾害能
力强：在现代通信网中，卫星通信作为应急通信和地面通道的备份手段是必不可少的，
在抵抗地震，洪水等自然灾害的方面比光缆，微波具有更高的可靠险。正因为如此，卫
星通信已成为Internet骨干网中一种重要的传输手段。
    Internet是世界上最大的计算机网，确切地说，它是“网络的网络”。Internet互
联了各种网络，如：分组交换网、以太网、局域网等，用户可以通过数据专线或公众电
话网连到Internet网上。这些网络互联的关键是依靠TCP／IP（传输控制协议／网际协
议）。TCP／IP是地面网中广泛采用的一种协议，是Internet的基本协议。随着Internet
的迅速扩张，网络出现了拥塞崩溃现象，为缓解拥塞TCP采用了一些拥塞控制机制，如拥
塞避免和慢启动，快速启动和快速恢复，这四种拥塞控制机制调整窗口大小进行流量控
制。
    自Internet诞生之初，TCP／IP协议就运用到卫星链路上了，但是卫星信道固有的特
点，对于TCP／IP来说，是有很大影响的，这种影响主要体现在两个方面：
    （1）时延长
    通信卫星位于赤道上空36000公里的同步轨道，从一个地球站发出的数据到达另一个
地球站的时延约280ms，通信时数据往返时延（RTT）需要560ms，
    这个时延远远大于地面光缆传输的时延，而同步卫星的传输时延是由电磁波的传输
速率与卫星对地面的距离决定的，无法改变。这么长的时延，TCP发端需很长的时间确
认数据包是否被正确接收，这十分不利于远程通信的交互式应用。
    TCP协议采用的是确认应答方式进行数据传输，所以数据的传输性能不仅取决于信
道的带宽，还与确认应答的时延有关。长时延势必会使时延与带宽的乘积加大。时延带
宽积是指带宽与RTT（秒）的乘积。在TCP协议中称其为数据管道。数据管道的大小表明
在信道完全充分利用的情况下，在信道中传输但没有被确认的数据量。管道越大对数据
丢失的反应越慢，对拥塞越不敏感。有资料表明，当数据管道达到105Bits时，TCP的性
能将明显下降。如卫星传输的数据是2Mbps，则卫星数据管道的大小为2MbPS×560ms＝
1.12Mbps，已达到106bit的数量级。
    （2）信道误码率较高
    一般来说，卫星信道的误码率会高于地面传输信道，典型的卫星信道的误码率为
10－7。在TCP协议中一个很小的数据丢失就被认为是拥塞，并采取措施控制拥塞，措施
之一是减小窗口尺寸。每当网络出现拥塞崩溃现象，TCP会自动缩小窗口尺寸，使发出
的数据包减少，以缓解网络拥塞。而TCP判断网络是否发生拥塞的标准是接收数据包的
数量。如果接收到的数据包减少，那么TCP协议就认为发生了网络拥塞，并开始减小滑
动窗口的尺寸。然而当数据包丢失是由于传输错误（如信道噪声产生的误码），而不是
真正的拥塞时，减小窗口尺寸就会降低网络频带的利用率。在卫星信道中通常使用FEC
（前向纠错）来改善误码率。
    上述问题，有关专家正在研究解决。解决的方法主要从两方面考虑：一方面采用更
先进调制编码和纠错技术降低误码率，使卫星信道的传输质量达到光纤信道的水平。另
一方面对TCP协议进行改进。如：减小传输窗口恢复时间；采用确认机制（SACK）减小
重传数据量；增加最大接收窗口以提高数据吞吐量等。
    尽管TCP／IP在卫星链路中应用时，还有不尽人意的地方，但这并不表明TCP／IP不
能在卫星链路上应用。实践证明，采用TCP／IP协议，能够使卫星网与地面网尤其是
Internet网方便地互联，实现天地互通。
二、CHINANET简介
    CHINANET（中国公用计算机互联网）是中国电信经营的中国公用Internet，是中国
的Internet骨干网。1994年8月中国邮电电信总局与美国SPHINT公司签订协议，通过该
公司首先向中国公众提供Internet服务。近年来，Internet在我国的发展异常迅猛，中
国互联网信息中心（CNNIC）今年6月底的统计表明，我国上网计算机有650万台，上网
用户1690万户， WWW站点约27289个。Internet国际电路总带宽达1234Mbps。直接通达
的国家有：美国、加拿大、澳大利亚、英国、德国、法国、日本、韩国等。
    CHINANET于1995年4月向社会各界开放，经过五年的建设CHINANET已覆盖全国31省
市、自治区，共建有31个骨干网节点，其中在北京、上海、广州建有三个高速出口与国
际网络互联。国际出口总带宽达291Mbps，其中有大部分是通过国际通信卫星传输的。
    CHINANET由核亿、层和接入层组成，核心层主要提供国内高速中继通道和连接接入
层，同时负责与国际Internet互联，接八层负责提供各种接人端口和用户接入管理。
    CHINANET网依托强大的分组交换网（CHINAPAC）、数字数据网（DDN）、公众电话
网（PSTN）等公用网，采用国际上先进的技术和设备，无可置疑地成为中国国内Internet
的主干网。特别是其拥有三个高速国际出口，使CHINANET在中国计算机互联网中占据举
足轻重的地位。目前国内其他计算机网络，一般通过租用专线电路与CHINANET连接，再
与国际Internet互联。根据CNNIC今年6月底统计，这些网络占有的国际出口容量分别为：
中国公用计算机互联网（CHINANET）达711Mbps，中国网通（CNCNET）达到377Mbps，中
国金桥信息网（CHINAGBN）达到69Mbps，中国联通互联网（UNINET）达到55Mbps。
    CHINANET灵活的接入方式和遍及全国各城市的接入点，使用户可以方便地接入国际
Internet，共享Internet网上的全部资源和各种服务。此外，还可以利用 CHINANET网络
平台和网上用户群，经营各种服务或组建本系统的应用网络。尤其是 CHINANET为用户提
供友好的中文界面，便于用户使用Internet的网络资源。