基于DVB卫星宽带网络.docVIP

基于DVB卫星宽带网络 　　随着Internet业务的迅速增长，商业网络逐渐向基于TCP/IP因特网协议的分组交换型网络发展，如何利用卫星通信系统提供大容量数据传输日益受到人们的普遍关注。 　　在上世纪90年代提出的DVB（Digital Video Broadcasting，数字视频广播）标准提供了一套完整的适合于卫星、电缆和地面等传输媒介的数字电视广播系统规范。它采用MPEG2-TS传输流小包作为“数据容器”，不但可传送压缩的图像、声音，还提供了对数据传输的良好支持，可以在数字电视广播信道上传输数据业务。 　　 利用基于DVB的卫星宽带网络实现数据传输，系统用户端接收机价格较低，且能够实现数据业务和电视业务集成，相比其它卫星数据传输系统更具有吸引力。目前，全球已经普遍采用DVB-S作为卫星数字视频广播标准。 　　单向卫星广播系统 　　早期的卫星DVB系统只支持DVB-S单向广播业务。如图1所示，整个系统由用户终端、地面主站和卫星组成，为了支持用户请求等信息的传送，在用户和主站之间可以采用地面通信线路（如电话线路）建立回传通路。 　　主站中通过网关负责经过卫星链路的业务和来自用户反向链路数据的选路，并完成数据链路控制、数据封装、信道分配等功能。IP分组经网关封装后，经过加扰、复用以及调制，发送到卫星信道。用户终端装置则由接收天线、机顶盒、PC机等组成，执行解调、解扰、解复用、IP分组重组及内部寻路等操作。 　　 　　系统协议栈见图2，上行链路采用PPP协议，下行链路采用DVB多协议封装（MPE），由网关完成协议转换。如果传输层采用TCP用于可靠的数据传输，会遇到标准TCP协议在GEO卫星信道中的“长肥管道”问题，为提高链路带宽利用率，需要对TCP协议进行改进，如窗口扩大、选择性确认等。 　　在从业务提供商到用户的前向链路，是采用多协议封装（MPE）方式把IP分组封装成一系列MPEG2-TS小包。图3是传输层采用UDP的IP分组的封装过程。 　　将IP数据报进行分段，拆分为不大于1008字节的数据单元，对IP数据报进行多协议封装。按照MPE规范所示的数据报分段（Datagram-section）填充方式完成MPE头12字节的填充。在此期间要从IP报头中提取目的IP地址，并将其映射为相应的目的MAC地址。然后将IP数据报封装入MPE的有效载荷中，对整个MPE的数据报分段（Datagram-section）进行CRC-32校验编码，并将校验结果附于MPE有效载荷之后。 　　 　　最后将MPE数据报分段（Datagram-section）封装为188字节的MPEG-2 TS小包。MPEG-2 TS小包由4字节的包头和184字节的有效载荷组成，其中4字节的包头由同步字段、载荷开始指示字段、PID字段等8个字段组成。PID字段是标识TS小包性质的重要字段，TS小包有效载荷中所传送的不同类型数据（视频、音频、特定数据、系统信息等），对应着不同的PID值。对于MPEG-2 TS的空余有效载荷用0xFF进行填充（Stuffing）。下一报文指针NMP（Next Message Pointer）用于指示新DVB-MPE数据报分段的开始位置。 　　交互式卫星广播系统 　　早期的DVB系统由于是单向广播方式，在操作性和通信质量等方面存在很大缺陷，因此，欧洲电信标准协会ETSI发布了交互信道标准，通过专用的双向交互信道，可以构造基于GEO卫星的交互网络。 　　图4是采用DVB-S广播信道和DVB-RCS交互信道构成的卫星交互网络系统结构图，系统由卫星（SAT）、业务提供者（Feeder Station）、回传信道卫星终端（RCST：Return Channel Satellite Terminal）以及网关站（Gateway Station）和网络控制中心（NCC）组成。 　　在系统中，从业务提供者到用户之间是一条单向的广播信道，采用DVB-S标准，用于传输视频、音频和数据。为了做到用户和业务提供者之间的信息交互，又在两者之间定义了一条双向的交互信道，从用户到业务提供者的为回传交互路径（Return Interaction Path），用于发送请求给业务提供者、应答或传送数据；从业务提供者到用户的为前向交互路径（Forward Interaction Path），这条路径可以嵌入到广播信道中，在一些简单系统中也可以省去这条信道，直接采用广播信道发送数据到用户。 　　 　　前向交互路径采用DVB-S标准，其协议栈见图5（a）。对于IP分组，采用DVB多协议封装（MPE）进行分段，然后装入到MPEG2-TS包中；对ATM则采用数据管道（Data Piping）模式直接把ATM信元装入MPEG2-TS包中进行传输，可以