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星载ATM交换系统关键技术的研究与实现

作　者: 李达维
导　师: 杨学军
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 星载交换技术 宽带多媒体卫星系统 ATM Crossbar Clos网络 CRRD
分类号: TN927.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 173次
引　用: 2次
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内容摘要


作为通信基础设施的一个重点发展方向,宽带多媒体卫星通信网络致力于建设一个融空间和地面宽带通信于一体的天地一体化通信网络体系。新一代宽带多媒体通信卫星系统,共同特点之一是采用星上处理和交换技术,把通信路由功能从地面设备转移到空间卫星上,从而使卫星系统的容量得到了大幅度提高,满足了用户多种业务通信的需求。本文针对新一代宽带多媒体通信卫星系统的关键技术——星载交换技术展开具体研究。在全面分析了国内外宽带多媒体通信卫星系统的研发现状、发展趋势以及ATM交换技术的基础之上,对适合星上实现的交换关键技术及其调度算法进行了研究和设计。本文完成的主要工作包括:1.研究了适合星上实现的交换技术:针对卫星环境的特殊性,对ATM交换、IP交换、MPLS交换三种交换方式进行深入的比较研究,采用了相对高效ATM的交换方式,为后续研究奠定了基础;2.研究并设计了星载ATM交换信元格式:针对卫星信道的特殊性(如高误码率等),以及卫星通信的广播、组播要求,对原始ATM信元格式进行纠错编码设计和其它扩展调整,使之满足卫星通信的要求;3.研究并设计了星载ATM交换结构:考虑到非阻塞特性及星上交换的广播、组播要求,从Crossbar、共享存储、共享总线三种交换单元中,采用了易于控制的Crossbar交换单元的方式。进一步研究了交换矩阵:在对典型多路径ATM交换网络进行对比分析的基础上,考虑到内部阻塞、队头阻塞的存在和输入端满足无阻塞条件的限制,再加上实现代价上的考虑,设计了一种具有强可扩展性、低阻塞率、低成本的Clos网络;4.研究了星载ATM交换网络调度算法:对Clos网络的经典调度算法进行了一定的分析比较,针对星上的特殊环境特点,侧重分析研究了吞吐率高、实现简单的CRRD算法;5.最后给出了一个完整的星载ATM交换系统的设计和实现,从系统设计概述、交换模块的设计和实现三个方面加以了具体描述说明。

全文目录


摘要  11-12
ABSTRACT  12-14
第一章 绪论  14-28
  1.1 宽带多媒体通信卫星系统简介  14-18
    1.1.1 系统概述  14-17
    1.1.2 宽带多媒体通信卫星技术优势  17-18
  1.2 宽带多媒体通信卫星系统国内外研发动态  18-22
    1.2.1 国外宽带多媒体通信卫星系统发展  18-21
    1.2.2 国内卫星通信现状  21-22
  1.3 宽带多媒体通信卫星系统发展趋势及关键技术  22-24
    1.3.1 发展趋势  22-23
    1.3.2 关键技术  23-24
  1.4 ATM交换技术的发展及其关键技术  24-27
    1.4.1 ATM技术及其发展  24-25
    1.4.2 ATM交换原理  25-26
    1.4.3 关键技术  26-27
  1.5 研究目标及研究内容  27
    1.5.1 研究目标  27
    1.5.2 研究内容  27
  1.6 本文的组织结构  27-28
第二章 星载交换系统的交换关键技术的研究  28-52
  2.1 ATM交换机的基本概念  28-29
    2.1.1 基本概念  28
    2.1.2 ATM交换机的基本模型  28-29
  2.2 ATM交换技术的研究  29-33
    2.2.1 常用交换技术  29-32
    2.2.2 常用的三种交换技术的比较  32
    2.2.3 适合星载交换系统的交换技术研究  32-33
  2.3 星载交换系统的交换技术的研究  33-51
    2.3.1 交换信元格式的研究  33-45
    2.3.2 星载交换系统的交换结构的研究  45-51
  2.5 小结  51-52
第三章 星载交换系统的调度算法的研究  52-66
  3.1 调度问题的分析  52-56
    3.1.1 排队系统  52-55
    3.1.2 二分图问题与调度算法  55-56
  3.2 交换结构的调度算法研究  56-62
    3.2.1 交换结构的基本模型  56-59
    3.2.2 调度算法的性能要求  59-60
    3.2.3 交换结构的调度算法  60-62
  3.3 三级Clos网络的调度算法的研究  62-65
    3.3.1 随机分配RD调度算法  63-64
    3.3.2 并发轮循分配CRRD调度算法  64
    3.3.3 基于流水线的并发轮循分配PCRRD调度算法  64-65
    3.3.4 星载ATM交换调度算法的设计  65
  3.4 小结  65-66
第四章 星载ATM交换系统的设计与实现  66-83
  4.1 系统设计概述  66-74
    4.1.1 系统总体结构  66-69
    4.1.2 前端模块  69-73
    4.1.3 主控模块  73-74
  4.2 交换模块的设计  74-77
    4.2.1 总体结构  74
    4.2.2 三级Clos网交换矩阵的设计  74-75
    4.2.3 单个交换单元的设计  75-76
    4.2.4 调度器组织  76-77
  4.3 交换模块的实现  77-82
    4.3.1 三级Clos交换矩阵的实现  77-78
    4.3.2 单个交换单元的实现  78-79
    4.3.3 调度器的实现  79-82
  4.4 小结  82-83
第五章 结束语  83-84
  5.1 本文工作总结  83
  5.2 后续工作展望  83-84
致谢  84-85
参考文献  85-90
作者在学期间取得的学术成果  90

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线通信 > 卫星通信和宇宙通信 > 卫星通信
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