卫星通信组网控制和管理技术

胡谷雨，陆军工程大学教授、博士生导师，军用网络技术实验教学示范中心主任。1983年毕业于浙江大学无线电专业，1986年师从中科院学部委员、“中国电子科学泰斗”、“中国雷达事业先驱”毕德显教授攻读硕士，1989年师从网络专家谢希仁教授攻读博士学位。参加“国家八五”重点科技攻关项目“稀路由卫星通信系统”研制，负责核心部件“网络控制中心”设计，获原电子部科技进步一等奖。致力于计算机和通信领域的研究与教育。先后主持和参与40项重大科研课题的攻关，获获省部级科技进步一等奖4项、二等奖5项、三等奖8项。出版著作2部，译著5部，发表学术论文百余篇。主持网络工程专业建设，获教学成果二等奖，指导硕士、博士研究生毕业60多名。曾任江苏省计算机学会副理事长，江苏省“有突出贡献中青年专家”，享受国务院政府特殊津贴，南京市“青年科技之星”，获南京市五四青年奖章。

第1章 卫星通信网 1 1.1 卫星通信的基本原理 4 1.1.1 卫星通信链路 4 1.1.2 卫星通信的工作频段 5 1.1.3 通信卫星及转发器 7 1.1.4 地球站的组成及功能 11 1.1.5 卫星通信的增益与损耗 13 1.1.6 卫星通信的多址接入方式 16 1.1.7 卫星通信的组网方式 18 1.2 预分配信道组网 21 1.2.1 预分配信道点对点组网 21 1.2.2 预分配信道多点组网 22 1.3 按需分配信道组网 23 1.3.1 分布式控制的SCPC 24 1.3.2 集中控制的按需分配 25 1.4 星状VSAT网络 26 1.4.1 VSAT网络 26 1.4.2 VSAT网络组成 28 1.5 网状VSAT网络 29 1.5.1 网状VSAT网络的拓扑 29 1.5.2 网状VSAT网络的按需分配 30 1.6 混合拓扑网络 31 1.7 DVB网络 32 1.7.1 DVB-S 32 1.7.2 DVB-RCS 33 1.7.3 IBIS 34 1.8 小结 35 第2章 网络管理原理与技术 37 2.1 网络管理模型 38 2.1.1 网络管理系统的组成要素 39 2.1.2 网络管理过程的驱动方式 41 2.1.3 电信管理网及Q3接口 41 2.2 网络管理功能 45 2.2.1 网络管理功能域 45 2.2.2 公共管理服务 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 账务管理 53 2.2.7 安全管理 54 2.2.8 网络规划 55 2.2.9 资产管理 57 2.3 网络管理信息库 58 2.3.1 管理信息结构 58 2.3.2 管理信息库 60 2.3.3 被管对象类注册树 61 2.4 网络管理协议 62 2.4.1 CMIS/CMIP 64 2.4.2 SNMP 65 2.5 网络管理技术的发展 68 2.5.1 网络管理综合化 69 2.5.2 网络管理的智能化 70 2.6 小结 71 第3章 按需分配卫星通信网组网控制架构 72 3.1 按需分配的卫星通信网组网方式 73 3.2 组网控制架构 74 3.2.1 业务站的组成 74 3.2.2 组网控制中心站的组成 75 3.2.3 组网控制系统的组成 76 3.2.4 组网控制中心的备份 77 3.3 组网控制模型 77 3.4 组网控制功能 79 3.4.1 网络配置管理 80 3.4.2 链路按需建立 80 3.4.3 网络性能管理 81 3.4.4 网络账务管理 82 3.4.5 网络故障管理 83 3.4.6 网络安全管理 84 3.4.7 增强管理功能 84 3.5 被管对象模型 84 3.5.1 被管实体命名 85 3.5.2 被管对象状态 87 3.5.3 状态转换模型 88 3.6 星地资源联控 90 3.7 多网综合管理 91 3.8 小结 93 第4章 管控信息传输与操作协议 95 4.1 管控信息网络协议体系结构 95 4.2 管控操作协议 97 4.2.1 远程装载操作 98 4.2.2 命令响应操作 103 4.3 专用数据链路协议 107 4.3.1 管控信息传输链路的物理特性 107 4.3.2 共享卫星信道的多址接入方式选择 109 4.3.3 入向控制信道的ALOHA协议 110 4.3.4 误码率对ALOHA协议的影响 115 4.3.5 ALOHA协议有限次重发和拥塞控制 117 4.3.6 多载波ALOHA协议 119 4.3.7 不对称数据链路协议 126 4.4 管控信息网络的链路管理 131 4.4.1 CCU配置 131 4.4.2 入向控制信道的拥塞控制 132 4.5 小结 133 第5章 组网控制和资源分配 135 5.1 组网控制软件的基本架构 136 5.2 入退网控制与状态管理 138 5.2.1 业务站的入退网控制 138 5.2.2 业务站的身份认证 142 5.2.3 业务站的参数维护 145 5.2.4 状态一致性管理 146 5.3 业务链路接续控制 150 5.3.1 按申请建立业务链路 152 5.3.2 业务链路拆除 155 5.3.3 业务请求的排队和拥塞控制 157 5.3.4 虚拟子网 160 5.4 信道资源的优化分配 161 5.4.1 卫星通信中的干扰 162 5.4.2 卫星信道的马鞍形排列优化 164 5.4.3 动态优化的信道分配 166 5.4.4 静态优化的按序选择分配 167 5.5 业务站的发射功率控制 168 5.5.1 发射功率控制的依据 168 5.5.2 业务站的发射功率控制 170 5.5.3 简化的功率控制方案 171 5.5.4 控制信道的功率控制 172 5.5.5 透明转发器的功率占有率 173 5.5.6 转发器功率资源管理 174 5.6 网络运行日志 175 5.6.1 业务事件 176 5.6.2 运行事件 178 5.7 小结 179 第6章 网络运行管理 181 6.1 卫星资源管理 182 6.1.1 卫星资源配置管理 182 6.1.2 卫星资源监视管理 185 6.2 通信网管理 188 6.2.1 通信网管理对象建模 188 6.2.2 通信网资源管理 189 6.2.3 通信网性能管理 191 6.3 事件管理与故障管理 192 6.3.1 shijian管理 193 6.3.2 故障管理 196 6.3.3 故障分析 196 6.4 网络运行评估与规划 200 6.4.1 评估指标制定 200 6.4.2 网络运行评估 202 6.4.3 网络规划 210 6.5 系统管理 212 6.5.1 安全管理 212 6.5.2 系统运行管理 213 6.5.3 性能与可靠性设计 214 6.6 小结 216 第7章 组网控制中心的备份 217 7.1 管理信息系统的备份技术 217 7.1.1 灾难恢复能力等级 218 7.1.2 灾备系统的架构与数据复制 220 7.1.3 数据库的备份方式 222 7.1.4 数据库的复制技术 223 7.2 组网控制中心的备份要求 224 7.2.1 组网控制中的数据 225 7.2.2 备份方式选择 225 7.2.3 热备份的目标和功能 227 7.3 组网控制中心的硬件设施备份架构 230 7.3.1 MIG与CCU的备份架构 231 7.3.2 管控服务器的本地备份架构 232 7.3.3 组网控制中心的异地备份架构 235 7.4 管控服务器的本地热备份 236 7.4.1 本地主备数据同步 236 7.4.2 本地主备切换控制 238 7.5 组网控制中心的异地备份 240 7.5.1 网络配置数据的异地同步 241 7.5.2 网络运行状态数据的异地同步 242 7.5.3 异地主备切换控制 244 7.6 小结 247 第8章 安全组网 248 8.1 卫星通信网特征 249 8.1.1 网络节点的特征 249 8.1.2 通信链路的特征 250 8.1.3 卫星通信网的其他特征 251 8.1.4 卫星通信网的层次结构 252 8.2 安全组网威胁 252 8.2.1 被动攻击 253 8.2.2 干扰攻击 255 8.2.3 重放攻击 257 8.2.4 仿冒攻击 259 8.2.5 劫持攻击 262 8.2.6 拒绝服务攻击 263 8.3 安全组网需求 265 8.3.1 安全通信 266 8.3.2 密钥管理 267 8.3.3 认证机制 268 8.3.4 安全多播 269 8.3.5 防御DoS攻击 270 8.3.6 安全成本 272 8.4 安全组网措施 272 8.4.1 安全基础设施 273 8.4.2 分层密钥体系 275 8.4.3 密码技术体系 278 8.4.4 安全身份认证 280 8.4.5 安全密钥管理 282 8.4.6 安全组网流程 289 8.5 小结 292 第9章 模拟测试与评估技术 293 9.1 动态测试的难题 294 9.2 基于业务站模拟器的测试架构 295 9.3 离散事件系统模拟方法 299 9.4 卫星通信网的离散系统模型 301 9.5 业务站模拟器 303 9.5.1 模拟器的功能 304 9.5.2 开关机模拟 305 9.5.3 SCU建链拆链模拟 306 9.5.4 其他考虑 308 9.6 卫星通信网的模拟评估 310 9.7 小结 311 后 记 313 参考文献 315