賀祥 呂建軍

【摘 要】本文首先對(duì)寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展背景進(jìn)行介紹，指出我國(guó)發(fā)展寬帶衛(wèi)星通信的必要性；然后對(duì)DVB-RCS協(xié)議的基本內(nèi)容進(jìn)行闡述；隨后根據(jù)需求設(shè)計(jì)了一種基于DVB-RCS的終端網(wǎng)絡(luò)信令流程，對(duì)同步問題進(jìn)行重點(diǎn)研究，分析網(wǎng)絡(luò)信令具體流程，并繪制網(wǎng)絡(luò)信令流圖，可用于IP化衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中終端與中心站之間交互式的業(yè)務(wù)請(qǐng)求。

【關(guān)鍵詞】DVB-RCS MF-TDMADAMA

隨著全球信息交互式多媒體業(yè)務(wù)的迅速增加，各行各業(yè)對(duì)寬帶的需求也越來(lái)越緊迫。寬帶衛(wèi)星以其靈活、大范圍的覆蓋能力，成為無(wú)地面網(wǎng)絡(luò)覆蓋地區(qū)寬帶接入的最佳解決方案。利用寬帶多媒體衛(wèi)星通信手段解決各種類型用戶的寬帶接入、多媒體業(yè)務(wù)服務(wù)、遠(yuǎn)程醫(yī)療教育或其他一些應(yīng)急通信任務(wù)。目前，我國(guó)已經(jīng)研制近20多顆通信廣播衛(wèi)星，具備了寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)的工程建設(shè)條件。

1 DVB-RCS協(xié)議解析

DVB-RCS是介于通信和廣播之間的交互式應(yīng)用，主要包括了數(shù)字電視衛(wèi)星直播業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)交互服務(wù)。標(biāo)準(zhǔn)公布以后，很多公司在其衛(wèi)星通信系統(tǒng)中采用了DVB-RCS技術(shù)，基于DVB-RCS系統(tǒng)的使用已經(jīng)十分廣泛。

由于DVB-RCS協(xié)議層次結(jié)構(gòu)復(fù)雜，終端在接收到前向信號(hào)后，需要把傳輸信令全部解析出來(lái)，并根據(jù)這些信令調(diào)整發(fā)終端發(fā)射機(jī)的參數(shù)，引導(dǎo)終端進(jìn)入同步狀態(tài)。因此設(shè)計(jì)終端網(wǎng)絡(luò)信令流程，使得終端能夠?qū)f(xié)議內(nèi)容快速解析、快速同步、快速入網(wǎng)，提高接收機(jī)的處理速度是十分必要的。[1]

2 DVB-RCS衛(wèi)星通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)信令設(shè)計(jì)

DVB-RCS是針對(duì)衛(wèi)星數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的發(fā)展需求所制定的一套結(jié)合DVB廣播業(yè)務(wù)與多頻-時(shí)分多址（MF-TDMA）多點(diǎn)回傳的基于交互式應(yīng)用而定義的下一代衛(wèi)星通信網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)[2][3]。其關(guān)鍵技術(shù)MF-TDMA的優(yōu)勢(shì)在于，載波頻率和分配帶寬都可以靈活適應(yīng)多變的多媒體傳輸要求，而且時(shí)隙和突發(fā)速率都可以根據(jù)網(wǎng)控中心的要求來(lái)改變。DVB-RCS標(biāo)準(zhǔn)未指定統(tǒng)一的回傳鏈路的幀與時(shí)隙參數(shù)，一般在滿足其建議參數(shù)限的前提下根據(jù)應(yīng)用環(huán)境統(tǒng)一設(shè)計(jì)。RCST網(wǎng)絡(luò)信令流圖如圖1所示。

（1）初始同步。終端定位前向鏈路并獲取網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘參考（NCR）、衛(wèi)星位置表（SPT）、超幀組成表（SCT）、幀組成表（FCT）、時(shí)隙組成表（TCT）等前向廣播信令。終端開機(jī)初始化時(shí)首先分析網(wǎng)絡(luò)信息表（NIT），獲取包含RMT（RCS映射表）的前向鏈路傳輸流的位置參數(shù)，然后分析傳輸流中的節(jié)目關(guān)聯(lián)表（PAT）和節(jié)目映射表（PMT），找到攜帶RMT的包標(biāo)識(shí)（PID），進(jìn)而找到并分析RMT獲取這些前向信令。

（2）登陸?；貍麈溌沸l(wèi)星終端（RCST）在CSC時(shí)隙用Slotted-Aloha隨機(jī)接入發(fā)送一個(gè)登陸請(qǐng)求。此請(qǐng)求包含RCST MAC地址并指示終端能力。如果既定的時(shí)間內(nèi)NCC無(wú)回復(fù)，RCST將認(rèn)為多并發(fā)請(qǐng)求發(fā)生碰撞，將在最大隨機(jī)時(shí)間后重試；如果NCC正確接收到終端請(qǐng)求則處理該請(qǐng)求并用一個(gè)單播終端信息消息（TIM）回復(fù)確認(rèn)。該TIM 信息中包含分配給終端的專用信令時(shí)隙，以及對(duì)終端的配置信息。

（3）粗同步。終端根據(jù)配置確定發(fā)送粗同步請(qǐng)求ACQ的時(shí)間，NCC接收到后得到該終端在定時(shí)、頻率和功率上的偏差，并在校正消息描述符中反饋給終端，終端據(jù)此調(diào)整直到達(dá)到系統(tǒng)粗同步要求并進(jìn)入精確同步過程。

（4）精同步。終端在精確同步信令SYNC時(shí)隙上發(fā)送精確同步請(qǐng)求，NCC接收到后得到該終端在定時(shí)、頻率和功率上的偏差，并在校正消息描述符中反饋給終端。終端據(jù)此調(diào)整直到達(dá)到精確同步狀態(tài)，并進(jìn)入同步保持過程，允許發(fā)送數(shù)據(jù)突發(fā)。

（5）同步保持。終端在通信過程中周期性地在NCC為其分配的信道上發(fā)送同步保持請(qǐng)求。如果終端在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)接收到誤差校正信息，則對(duì)頻率、定時(shí)和功率參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，并判斷誤差是否大于精確同步門限從而需要重新進(jìn)行同步；如果終端在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)沒有收到誤差校正信息，則進(jìn)行下一次同步保持過程，如果連續(xù)丟失誤差校正信息超過預(yù)定次數(shù)則認(rèn)為終端失去同步，終端必須停止發(fā)送數(shù)據(jù)突發(fā)，并重新進(jìn)行同步。

圖1 RCST網(wǎng)絡(luò)信令流圖

在同步保持狀態(tài)，終端與中心站還進(jìn)行無(wú)線資源的動(dòng)態(tài)申請(qǐng)與分配：對(duì)于寬帶多媒體衛(wèi)星，頻率和時(shí)隙資源的分配常以超幀為分配周期，終端需要根據(jù)當(dāng)前所有業(yè)務(wù)的帶寬需求進(jìn)行動(dòng)態(tài)的無(wú)線資源申請(qǐng)，NCC則根據(jù)終端的申請(qǐng)進(jìn)行無(wú)線資源的分配。頻帶按需分配（BoD）的中心思想就是在盡量小的傳輸時(shí)延條件下，根據(jù)用戶帶寬需求分配衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器資源來(lái)高效率地支持各種應(yīng)用，尤其是基于TCP/IP協(xié)議的應(yīng)用。已有的BoD協(xié)議大多基于DAMA（Demand AssignedMultiple Access）或自由分配（Round Robin）原理，DAMA協(xié)議保證信道高利用率，自由分配協(xié)議減少傳輸時(shí)延。

3 結(jié)語(yǔ)

本文在對(duì)DVB-RCS協(xié)議進(jìn)行解析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)分析了DVB-RCS衛(wèi)星通信系統(tǒng)的終端網(wǎng)絡(luò)信令。本文所設(shè)計(jì)的終端網(wǎng)絡(luò)信令流程可以作為實(shí)際終端入網(wǎng)同步技術(shù)的有益參考，設(shè)計(jì)內(nèi)容可用于IP化衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)中終端與中心站之間交互式的業(yè)務(wù)請(qǐng)求。

參考文獻(xiàn)：

[1] 陳相登，雷菁，劉偉.DVB-RCS協(xié)議研究.中國(guó)有線電視，2012年第11期.

[2] ETSI EN 301 790： "Digital Video Broadcasting （DVB）； Interaction channel for Satellite Distribution Systems"， 2009.

[3] ETSI TR 101 790： "Digital Video Broadcasting （DVB）； Interaction channel for Satellite Distribution Systems； Guidelines for the use of EN 301 790"， 2009.