星载电路分组混合交换技术研究

摘要

卫星通信以其覆盖范围广，良好的广播能力，不受各种地域条件限制等优点，使其在无线通信中发挥着重要作用。随着不断增长的宽带多媒体业务和大容量需求，以宽带和高速为主要特征的宽带卫星网，成为卫星通信发展的主流。
　　卫星通信系统在网络拓扑、链路特性、终端移动性、路由和寻址等方面都有其自身的特点，卫星上的有效载荷，不可避免的受到电磁干扰、资源受限、功耗等问题的制约。因此星上交换不同于传统的地面交换，要受到一系列的限制。针对这一问题，本论文提出了一种分组和电路的混合交换方案，并对其中的关键技术进行了研究。本论文的研究内容就是在星载环境下系统的交换体制以及星载交换机的设计实现。
　　本文主要内容如下:首先在介绍国内外卫星通信系统星上交换技术的发展趋势，及其星上交换体制、协议构架等关键技术的基础上，开展了星上分组交换与电路交换的性能及适应性研究;设计出一种分组电路混合交换体制，并通过工程验证了其合理性。同时，为确保数据的高效转发，设计了基于流水线方式的数据的处理方法，并采用共享缓存的方式进行数据的存储。
　　在已取得研究成果的基础上，对交换机进行了功能划分，提出了一个星载交换机的原型系统方案。着重设计了交换链路层与上层网络层、下层物理层之间的接口。将该星载交换机功能换分为输入处理、接收调度、流分类、队列管理、发送控制、输出处理、流量控制等模块。使用硬件描述语言对上述模块进行了设计和实现。论文所设计星载交换机原型系统经过测试，达到系统要求。
　　论文最后对全文进行了总结，并对与论文研究方向相关的领域进行了展望。

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摘要

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符号对照表

缩略语对照表

第一章 绪论

1．1 卫星通信的基本概念

1．1．1 卫星通信系统的定义

1．1．2 卫星通信的技术特点

1．1．3 卫星通信常用的技术体制

1．2 星上处理在卫星通信中的应用

1．2．1 卫星通信有效载荷

1．2．2 星上处理应用分析

1．3 星上交换国内外发展现状

1．3．1 国外发展现状

1．3．2 国内发展现状

1．4 论文主要内容及章节安排

第二章 混合交换原理

2．1 电路交换单元原理

2．1．1 系统组成

2．1．2 电路处理流程

2．1．3 模块工作原理

2．2 分组交换原理

2．2．1 系统组成

2．2．2 分组处理流程

2．2．3 模块的工作原理

2．3 电路与分组混合交换设计

2．3．1 系统组成

2．3．2 电路业务处理流程

2．3．3 分组业务处理流程

2．3．3 模块工作原理

2．4 方案分析比较

2．5 本章总结

第三章 混合交换机的详细设计

3．1 功能需求

3．2 FPGA功能划分

3．2．1 关键功能模块

3．2．2 数据处理流程

3．3 关键模块设计

3．3．1 输入处理

3．3．2 调度

3．3．3 流分类、分组处理

3．3．4 输出处理模块

3．4 其他模块设计

3．4．1 转发表

3．4．2 总线控制

3．4．3 队列管理

3．4．4 CPU接口及交换机配置模块

3．4．5 捕获与插入

3．4．6 统计

3．5 本章总结

第四章 混合交换方案的测试验证

4．1 测试设备及场景

4．1．1 宽带网络性能测试仪

4．1．2 误码仪FB6000A

4．1．3 误码仪AV5237

4．1．4 协议转换单元

4．2 测试项目

4．2．1 交换容量测试

4．2．2 单信道线路交换信息速率测试

4．2．3 电路分组混合交换测试

4．3 测试结果及结论

4．4 本章总结

第五章 结论与展望

5．1 研究结论

5．2 研究展望

参考文献

致谢

作者简介