衛星通信組網控制和管理技術

胡穀雨
陸軍工程大學教授、博士生導師，軍用網絡技術國家級實驗教學示範中心主任。
1983年畢業於浙江大學無線電專業，1986年師從中科院學部委員、“中國電子科學泰斗”、
“中國雷達事業先驅”畢德顯教授攻讀碩士，1989年師從著名網絡專家謝希仁教授攻讀博士學位。
參加“國家八五”重點科技攻關項目“稀路由衛星通信系統”研製，
負責核心部件“網絡控制中心”設計，獲原電子部科技進步一等獎。
致力於計算機和通信領域的研究與教育。先後主持和參與40項重大科研課題的攻關，
獲獲省部級科技進步一等獎4項、二等獎5項、三等獎8項。
出版著作2部，譯著5部，發表學術論文百餘篇。
主持網絡工程專業建設，獲國家級教學成果二等獎，指導碩士、博士研究生畢業60多名。
曾任江蘇省計算機學會副理事長，江蘇省“有突出貢獻中青年專家”，
享受國務院政府特殊津貼，南京市“十佳青年科技之星”，獲南京市五四青年獎章。

第1章衛星通信網 1
1.1 衛星通信的基本原理 4
1.1.1 衛星通信鏈路 4
1.1.2 衛星通信的工作頻段 5
1.1.3 通信衛星及轉發器 7
1.1.4 地球站的組成及功能 11
1.1.5 衛星通信的增益與損耗 13
1.1.6 衛星通信的多址接入方式 16
1.1.7 衛星通信的櫫絞� 18
1.2 預分配信道組網 21
1.2.1 預分配信道點對點組網 21
1.2.2 預分配信道多點組網 22
1.3 按需分配信道組網 23
1.3.1 分佈式控制的SCPC 24
1.3.2 集中控制的按需分配 25
1.4 星狀VSAT網絡 26
1.4.1 VSAT網絡 26
1.4.2 VSAT網絡組成 28
1.5 網狀VSAT網絡 29
1.5.1 網狀VSAT網絡的拓撲 29
1.5.2 網狀VSAT網絡的按需分配 30
1.6 混合拓撲網絡 31
1.7 DVB網絡 32
1.7.1 DVB-S 32
1.7.2 DVB-RCS 33
1.7.3 IBIS 34
1.8 小結 35
第2章網絡管理原理與技術 37
2.1 網絡管理模型 38
2.1.1 網絡管理系統的組成要素 39
2.1.2 網絡管理過程的驅動方式 41
2.1.3 電信管理網及Q3接口 41
2.2 網絡管理功能 45
2.2.1 網絡管理功能域 45
2.2.2 公共管理服務 46
2.2.3 配置管理 47
2.2.4 性能管理 48
2.2.5 故障管理 51
2.2.6 賬務管理 53
2.2.7 安全管理 54
2.2.8 網絡規劃 55
2.2.9 資產管理 57
2.3 網絡管理信息庫 58
2.3.1 管理信息結構 58
2.3.2 管理信息庫 60
2.3.3 被管對像類註冊樹 61
2.4 網絡管理協議 62
2.4.1 CMIS/CMIP 64
2.4.2 SNMP 65
2.5 網絡管理技術的發展 68
2.5.1 網絡管理綜合化 69
2.5.2 網絡管理的智能化 70
2.6 小結 71
第3章按需分配衛星通信網組網控制架構 72
3.1 按需分配的衛星通信網組網方式 73
3.2 組網控制架構 74
3.2.1 業務站的組成 74
3.2.2 組網控制中心站的組成 75
3.2.3 組網控制系統的組成 76
3.2.4 組網控制中心的備份 77
3.3 組網控制模型 77
3.4 組網控制功能 79
3.4.1 網絡配置管理 80
3.4.2 鏈路按需建立 80
3.4.3 網絡性能管理 81
3.4.4 網絡賬務管理 82
3.4.5 網絡故障管理 83
3.4.6 網絡安全管理 84
3.4.7 增強管理功能 84
3.5 被管對像模型 84
3.5.1 被管實體命名 85
3.5.2 被管對象狀態 87
3.5.3 狀態轉換模型 88
3.6 星地資源聯控 90
3.7 多網綜合管理 91
3.8 小結 93
第4章管控信息傳輸與操作協議 95
4.1 管控信息網絡協議體系結構 95
4.2 管控操作協議 97
4.2.1 遠程裝載操作 98
4.2.2 命令響應操作 103
4.3 專用數據鏈路協議 107
4.3.1 管控信息傳輸鏈路的物理特性 107
4.3.2 共享衛星信道的多址接入方式選擇 109
4.3.3 入向控制信道的ALOHA協議 110
4.3.4 誤碼率對ALOHA協議的影響 115
4.3.5 ALOHA協議有限次重發和擁塞控制 117
4.3.6 多載波ALOHA協議 119
4.3.7 不對稱數據鏈路協議 126
4.4 管控信息網絡的鏈路管理 131
4.4.1 CCU配置 131
4.4.2 入向控制信道的擁塞控制 132
4.5 小結 133
第5章組網控制和資源分配 135
5.1 組網控制軟件的基本架構 136
5.2 入退網控制與狀態管理 138
5.2.1 業務站的入退網控制 138
5.2.2 業務站的身份認證 142
5.2.3 業務站的參數維護 145
5.2.4 狀態一致性管理 146
5.3 業務鏈路接續控制 150
5.3.1 按申請建立業務鏈路 152
5.3.2 業務鏈路拆除 155
5.3.3 業務請求的排隊和擁塞控制 157
5.3.4 虛擬子網 160
5.4 信道資源的優化分配 161
5.4.1 衛星通信中的干擾 162
5.4.2 衛星信道的馬鞍形排列優化 164
5.4.3 動態優化的信道分配 166
5.4.4 靜態優化的按序選擇分配 167
5.5 業務站的發射功率控制 168
5.5.1 發射功率控制的依據 168
5.5.2 業務站的發射功率控制 170
5.5.3 簡化的功率控制方案 171
5.5.4 控制信道的功率控制 172
5.5.5 透明轉發器的功率佔有率 173
5.5.6 轉發器功率資源管理 174
5.6 網絡運行日誌 175
5.6.1 業務事件 176
5.6.2 運行事件 178
5.7 小結 179
第6章網絡運行管理 181
6.1 衛星資源管理 182
6.1.1 衛星資源配置管理 182
6.1.2 衛星資源監視管理 185
6.2 通信網管理 188
6.2.1 通信網管理對象建模 188
6.2.2 通信網資源管理 189
6.2.3 通信網性能管理 191
6.3 事件管理與故障管理 192
6.3.1 事件管理 193
6.3.2 故障管理 196
6.3.3 故障分析 196
6.4 網絡運行評估與規劃 200
6.4.1 評估指標制定 200
6.4.2 網絡運行評估 202
6.4.3 網絡規劃 210
6.5 系統管理 212
6.5.1 安全管理 212
6.5.2 系統運行管理 213
6.5.3 性能與可靠性設計 214
6.6 小結 216
第7章組網控制中心的備份 217
7.1 管理信息系統的備份技術 217
7.1.1 災難恢復能力等級 218
7.1.2 災備系統的架構與數據複製 220
7.1.3 數據庫的備份方式 222
7.1.4 數據庫的複制技術 223
7.2 組網控制中心的備份要求 224
7.2.1 組網控制中的數據 225
7.2.2 備份方式選擇 225
7.2.3 熱備份的目標和功能 227
7.3 組網控制中心的硬件設施備份架構 230
7.3.1 MIG與CCU的備份架構 231
7.3.2 管控服務器的本地備份架構 232
7.3.3 組網控制中心的異地備份架構 235
7.4 管控服務器的本地熱備份 236
7.4.1 本地主備數據同步 236
7.4.2 本地主備切換控制 238
7.5 組網控制中心的異地備份 240
7.5.1 網絡配置數據的異地同步 241
7.5.2 網絡運行狀態數據的異地同步 242
7.5.3 異地主備切換控制 244
7.6 小結 247
第8章安全組網 248
8.1 衛星通信網特徵 249
8.1.1 網絡節點的特徵 249
8.1.2 通信鏈路的特徵 250
8.1.3 衛星通信網的其他特徵 251
8.1.4 衛星通信網的層次結構 252
8.2 安全組網威脅 252
8.2.1 被動攻擊 253
8.2.2 干擾攻擊 255
8.2.3 重放攻擊 257
8.2.4 仿冒攻擊 259
8.2.5 劫持攻擊 262
8.2.6 拒絕服務攻擊 263
8.3 安全組網需求 265
8.3.1 安全通信 266
8.3.2 密鑰管理 267
8.3.3 認證機制 268
8.3.4 安全多播 269
8.3.5 防禦DoS攻擊 270
8.3.6 安全成本 272
8.4 安全組網措施 272
8.4.1 安全基礎設施 273
8.4.2 分層密鑰體系 275
8.4.3 密碼技術體系 278
8.4.4 安全身份認證 280
8.4.5 安全密鑰管理 282
8.4.6 安全組網流程 289
8.5 小結 292
第9章模擬測試與評估技術 293
9.1 動態測試的難題 294
9.2 基於業務站模擬器的測試架構 295
9.3 離散事件系統模擬方法 299
9.4 衛星通信網的離散系統模型 301
9.5 業務站模擬器 303
9.5.1 模擬器的功能 304
9.5.2 開關機模擬 305
9.5.3 SCU建鏈拆鏈模擬 306
9.5.4 其他考慮 308
9.6 衛星通信網的模擬評估 310
9.7 小結 311
後記 313
參考文獻 315