12、卫星服务与互联网：技术解析与应用展望

卫星服务与互联网：技术解析与应用展望

1. 互联网与万维网概述

1995 年 10 月 24 日，相关组织对互联网进行了定义，它是一个全球信息系统，具有以下特点：
- 通过基于互联网协议（IP）或其后续扩展的全球唯一地址空间逻辑连接在一起。
- 能够支持使用传输控制协议/互联网协议（TCP/IP）套件或其后续扩展，以及/或其他与 IP 兼容的协议进行通信。
- 公开或私下提供、使用或访问基于通信及相关基础设施的高级服务。

互联网没有自己的物理结构，它利用现有的物理设施，如 AT&T、MCI、Sprint 等公司拥有的铜线、光纤、卫星链路等。用户通过互联网服务提供商（ISP）连接到网络服务提供商（NSP），最终与其他用户和服务器建立连接。服务器是专门为互联网提供信息的计算机，运行各种互联网应用的专业软件，如电子邮件、讨论组、远程计算和文件传输等。路由器则是通信网络的一部分，负责在网络中选择最佳路径传输数据。

虽然互联网没有中央管理机构，但为了规范其发展，存在一些控制组织，如互联网协会、互联网架构委员会（IAB）等。万维网（WWW）是互联网上最广泛使用的应用，它的发展与互联网类似，没有中央权威机构，但有世界万维网联盟（W3C）来协调和规范相关事务。

2. 网络分层结构

2.1 物理层

卫星与地球站之间的上行链路和下行链路构成了数据通信系统中的物理层。物理层涵盖物理连接器、信号格式、调制方式以及卫星通信系统中的上下行链路等内容。

2.2 数据链路层

该层的功能是将数字数据组织成物理层所需的块。例如，若物理层使用异步传输模式（ATM）技术，数据将被组织成信元；在卫星数字传输中常使用时分多址（TDMA），且卫星系统正在开发通过 ATM 传输互联网数据的技术，因此数据链路层需要将数据组织成适合物理层技术的格式。在地面互联网中，数据链路将数据转换为帧。数据链路层和物理层密切相关，有时难以明确它们之间的接口。

2.3 网络层

这是严格的互联网协议（IP）层。数据包在互联网中从一个路由器传递到另一个路由器，并最终到达主机站。在传输前没有确定的路径，路由器中的 IP 层必须为数据包的下一段旅程提供目的地址，该地址是附加在数据包上的 IP 报头的一部分，同时源地址也包含在 IP 报头中。IP 层不处理数据包丢失或乱序的问题，这些问题由传输层处理，因此 IP 层被称为无连接层。

2.4 传输层

该层提供了两组协议：
- 传输控制协议（TCP）：信息在传输层之间来回传递，以控制信息流。它包括数据包的正确排序、丢失数据包的替换以及调整数据包的传输速率以防止拥塞等功能。TCP 层是面向连接的，因为发送方和接收方必须相互通信才能实现该协议。
- 用户数据报协议（UDP）：用于发送不需要复杂 TCP 协议的简单独立消息，提供无连接服务，类似于 IP。UDP 报头添加了源和目的应用程序的端口号。

不同层对数据包有不同的术语定义，如下表所示：
| 层 | 数据包术语 |
| — | — |
| 应用层 | 数据 |
| 传输层（TCP） | TCP 段 |
| 传输层（UDP） | UDP 消息 |
| 网络层 | IP 数据报（IPv4）/IP 数据包（IPv6） |
| 数据链路层 | 帧 |

数据传输中常用的单位有：
- 字节（Byte，符号 B）：通常指 8 位的单位，但在计算机术语中，字节可能有其他含义，8 位单位也可称为八位组。
- 千字节（Kilobyte，符号 kB）：1024 字节，传输速率可以用千字节每秒（kB/s）表示。
- 兆字节（Megabyte，符号 MB）：1024 千字节，传输速率可以用兆字节每秒（MB/s）表示。

3. TCP 链路

在网络中，对应层之间存在虚拟通信链路。TCP 段的报头携带指令，使发送和接收 TCP 层能够通信。虽然通信需要通过其他层和物理链路，但只有 TCP 层对段报头中的传输控制协议（TCP）做出响应，因此这是一条虚拟链路。

发送和接收 TCP 层都有缓冲存储器（通常简称为缓冲区）。接收缓冲区在处理传入数据时暂时保存数据，发送缓冲区在数据准备好传输之前保存数据，并在收到原始数据已正确接收的确认（ACK）信号之前保留已发送数据的副本。接收窗口是指在任何给定时间可用的接收缓冲区空间，它会随着接收到的数据被处理和从缓冲区移除而变化。接收 TCP 层在清除缓冲区数据时向发送 TCP 层发送 ACK 信号，并更新接收窗口的当前大小。

发送 TCP 层会跟踪传输中未确认的数据量，并计算剩余的接收缓冲区空间，这个剩余空间就是发送窗口。发送 TCP 层还会设置一个超时时间，如果在该时间内未收到 ACK 信号，将重新发送重复的数据包。在地面网络中，比特错误的概率极低，拥塞是导致 ACK 信号丢失的最可能原因。当发生拥塞时，TCP/IP 的 IP 层会丢弃数据包，导致 TCP 层的相应 ACK 信号无法发送。为了避免不断重发数据包，发送站会降低传输速率，这就是拥塞控制。拥塞窗口从一个段的大小开始，每收到一个 ACK 信号，窗口大小就会翻倍，直到达到由失败的 ACK 数量确定的最大值。这种控制机制被称为慢启动。如果发生拥塞，发送 TCP 层将恢复到慢启动状态。

4. 卫星链路对 TCP 性能的影响

4.1 误码率（BER）

卫星链路的误码率比构成互联网的地面链路高。通常，没有差错控制编码的卫星链路误码率约为 10⁻⁶，而成功的 TCP 传输需要 10⁻⁸ 或更低的误码率。地面链路的误码率较低，大多数数据包丢失是由于拥塞造成的，TCP 发送层会基于此假设进行处理。当卫星链路因高误码率导致数据包丢失时，TCP 层会错误地认为是拥塞问题，从而自动启动拥塞控制措施，降低吞吐量。

4.2 往返时间（RTT）

RTT 是指发送一个 TCP 段到收到其 ACK 信号之间的时间间隔。对于地球静止轨道（GEO）卫星，往返传播路径是地面站 - 卫星 - 地面站再返回，距离约为 160,000 公里，传播延迟约为 0.532 秒。考虑到地面电路的传播延迟和信号处理延迟，RTT 约为 0.55 秒。发送 TCP 层必须等待这个时间才能收到 ACK 信号，在此之前无法发送新的段，这会降低吞吐量。此外，发送 TCP 层的超时时间也基于 RTT，会因此过长。对于 Telnet 等交互式应用，这种延迟非常不利。

4.3 带宽 - 延迟积（BDP）

RTT 用于确定带宽 - 延迟积（BDP），它是带宽和延迟的乘积。延迟部分指的是 RTT，因为发送方必须等待这个时间才能收到 ACK 信号并发送更多数据。带宽指的是信道带宽，在网络术语中，通常以字节每秒（或其倍数）来指定。例如，一个 36 MHz 的卫星带宽携带 BPSK 信号，可处理的比特率为 30 兆比特每秒（Mb/s），相当于约 3662 千字节每秒（kB/s）。在 0.55 秒的 RTT 内，发送方能够发送的最大数据包约为 2014 千字节。然而，接收 TCP 层使用 16 位字来通知发送 TCP 层接收窗口的大小，考虑到一些开销，最大可声明的段大小约为 64 千字节，远低于 BDP 设定的值，导致信道利用率极低。

4.4 可变往返时间

低地球轨道（LEO）和中地球轨道（MEO）卫星的传播延迟比 GEO 卫星小得多，但问题在于延迟的可变性。由于这些卫星不是静止的，斜距会发生变化，并且连续通信需要卫星间链路，这会增加延迟和可变性。例如，对于 LEO 卫星，延迟可能从几毫秒到约 80 毫秒不等。目前，这种可变性对 TCP 性能的影响尚不确定。

5. 利用标准机制增强卫星信道上的 TCP 性能

为了在不修改 TCP 本身的前提下提高卫星链路的 TCP 性能，RFC - 2488 详细描述了几种方法，如下表所示：
| 机制 | 使用建议 | 应用位置 |
| — | — | — |
| 路径最大传输单元发现（Path MTU - Discovery） | 推荐 | 发送方 |
| 前向纠错（FEC） | 推荐 | 链路 |
| TCP 拥塞控制 - 慢启动 | 必需 | 发送方 |
| TCP 拥塞控制 - 拥塞避免 | 必需 | 发送方 |
| 快速重传 | 推荐 | 发送方 |
| 快速恢复 | 推荐 | 发送方 |
| TCP 大窗口 - 窗口缩放 | 推荐 | 发送方和接收方 |
| TCP 大窗口 - PAWS | 推荐 | 发送方和接收方 |
| TCP 大窗口 - RTTM | 推荐 | 发送方和接收方 |
| TCP 选择性确认（SACK） | 推荐 | 发送方和接收方 |

5.1 路径最大传输单元发现（Path MTU - Discovery）

该方法允许发送方找到无需分段即可发送的最大数据包和最大 TCP 段大小。由于拥塞窗口以段为单位递增，更大的段可以使拥塞窗口在字节数方面更快地递增。虽然实施该方法会有延迟和额外的复杂性，但总体上可以提高卫星链路上 TCP 的性能。

5.2 前向纠错（FEC）

TCP 假设数据包丢失是由于拥塞造成的，因此会实施拥塞控制，导致吞吐量降低。尽管正在研究识别数据包丢失机制的方法，但问题仍然存在。因此，应尽可能应用前向纠错（FEC）来减少数据包丢失。

5.3 慢启动和拥塞避免

慢启动和拥塞避免策略用于控制传输的段数量，但不控制段的大小。结合路径最大传输单元发现方法可以增加段的大小，从而提高数据吞吐量。

5.4 快速重传和快速恢复

快速重传算法使发送方能够在超时之前识别并重新发送丢失的段。由于数据流不会因超时中断，发送方可以推断没有拥塞问题，快速恢复算法可以防止拥塞窗口恢复到慢启动状态。然而，快速重传算法每个发送窗口只能响应一个丢失的段，如果有多个丢失的段，其他段将触发慢启动机制。

5.5 TCP 大窗口

通过在 TCP 报头中引入窗口缩放扩展，可以将地址字段有效增加到 32 位，最大可声明的窗口大小可达 1 吉字节。接收 TCP 层可以本地设置窗口大小和缩放因子，但需要在发送方和接收方都实现 TCP 扩展。

5.6 PAWS 和 RTTM

PAWS（防止序列号回绕）和 RTTM（往返时间测量）是与大窗口一起使用的扩展机制。通过在 TCP 报头中包含时间戳，可以测量 RTT，解决大窗口下序列号回绕的问题。

5.7 选择性确认（SACK）

选择性确认（SACK）策略使接收方能够通知发送方所有成功接收的段，发送方只需重新发送丢失的段。在卫星链路等可能丢失多个段的情况下，该策略可以显著提高吞吐量。

6. 请求评论（RFC）相关内容

互联网的快速发展在很大程度上得益于网络研究人员提供的免费和开放的文档访问。研究人员的想法和建议通过称为请求评论（RFC）的备忘录进行传播，可以在万维网上的多个站点访问。以下是一些与卫星链路相关的 RFC 文档概述：
- RFC - 2760：概述了可能的 TCP 增强功能，以更好地利用包含卫星链路的网络提供的可用带宽，但相关算法和机制尚未成熟到可被 IETF 推荐的程度。
- RFC - 2488：详细介绍了使用标准机制增强卫星信道上 TCP 性能的方法，所有讨论的缓解措施都是 IETF 标准跟踪机制或符合 IETF 标准。
- RFC - 2018：提出了选择性确认（SACK）机制，以解决 TCP 在多个数据包丢失时性能不佳的问题。
- RFC - 1323：提出了一组 TCP 扩展，用于提高大带宽 - 延迟积路径和高速路径上的性能，定义了缩放窗口和时间戳的新 TCP 选项。
- RFC - 1072：提出了一组 TCP 扩展，用于在高带宽 - 延迟积路径上实现高效操作，但这些扩展目前不是互联网标准，旨在为 TCP 性能的进一步实验和研究提供基础。

7. 拆分 TCP 连接

TCP 提供端到端的连接，即发送方和接收方的 TCP 层通过虚拟链路连接，以便进行拥塞控制、数据流调节等操作。为了保留这种端到端连接，前面介绍了许多 TCP 扩展。

然而，如果假设可以拆分端到端连接，将为卫星链路融入互联网带来新的可能性。一种可能的安排是通过中间的互通单元（IWU）进行协议转换，这种方式被称为欺骗（spoofing）。例如，在图中所示的配置中，TCP Reno 是带有扩展的 TCP，数据在 IWU 处从 TCP Reno 转换为数据链路协议，在目的地端再转换回 TCP Reno。

以 Roke Manor Research 开发的系统为例，建立连接时，主机 A 发送同步段（SYN），主机 B 响应自己的 SYN 和 ACK 信号，主机 A 再发送 ACK 信号，这构成了三次握手。关闭连接时也使用类似的三次握手过程。在长 RTT 的连接中，这些三次握手过程会非常耗时。

该系统中的增强器与 IWU 功能类似，终止互联网连接，卫星链路使用专有协议。在某些情况下，如主机 B 拒绝连接但主机 A 收到 RESET 信号过晚，系统会进行欺骗处理。但也有更合适的策略，如不欺骗主机 A 发送的 FIN 段，主机 A 可以从没有收到主机 B 的 FIN、ACK 信号推断出存在错误，并在第二次尝试时调整设置。

8. 非对称信道

非对称在互联网连接中有两种含义：

8.1 数据流非对称

数据流量通常是不对称的，例如请求网页的短请求和返回的大网页文档，以及反向链路发送的确认数据包通常比正向链路发送的 TCP 段短。RFC - 2760 中给出的数据段正向链路为 1500 字节，ACK 反向链路为 40 字节。

8.2 物理容量非对称

对于小型地球站（如 VSAT），发射功率和天线尺寸限制了上行链路数据速率，导致上行链路数据速率远低于下行链路数据速率，可能导致 ACK 拥塞。例如，对于 1.5 Mb/s 的数据链路，反向链路低于 20 kb/s 可能会导致 ACK 拥塞。

在某些情况下，可以通过地面电路完成反向链路。例如，TCP 源通过 IWU 连接到卫星上行链路，下行链路信号传输到小型住宅接收器，接收端的 IWU 将数据转换为 TCP 格式并发送到目的地，ACK 数据包通过地面网络返回。

DirecPC 是 Hughes Network Systems 的产品和服务，利用非对称信道将互联网数据通过卫星传输给个人消费者和家庭用户。用户的 URL 请求通过调制解调器以正常调制解调器速度发送到互联网服务提供商（ISP），DirecPC 软件会在 URL 上附加隧道代码，指示 ISP 将请求转发到 DirecPC 网络运营中心（NOC）。NOC 去除隧道代码后，通过高速线路将请求转发到互联网站点，然后将请求的内容通过卫星链路以高达 400 kb/s 的比特率下载到用户。该系统使用 Hughes 601 航天器，下行链路在 Ka 波段（20 至 30 GHz），提供多种系统配置。

9. 新型卫星系统介绍

目前大多数卫星以“弯管”模式运行，即不进行星上处理，直接将数据从一个主机转发到另一个主机。使用地球静止轨道卫星进行互联网通信存在长传播延迟和高延迟 - 带宽积的问题。一些新型卫星系统采用低地球轨道（LEO）和中地球轨道（MEO）卫星来减少传播延迟时间，并在许多情况下使用星上信号处理，可能将 TCP/IP 协议替换为专有协议。卫星网络部分可能在异步传输模式（ATM）上承载互联网协议（IP）。

9.1 Astrolink

计划于 2003 年投入运营，初始使用四颗地球静止轨道卫星，根据需要扩展到九颗，分布在五个轨道位置。上行频率在 28.35 至 28.8 GHz 和 29.25 至 30.0 GHz 范围内，下行频率在 19.7 至 20.2 GHz 范围内。每颗卫星有 44 个点波束和 12 个存在点波束，提供星上交换功能。地面段包括四个区域网络控制中心和一个主网络控制中心。该系统基于 ATM，与地面技术兼容，支持按需带宽服务，用户传输速度可达 20 Mb/s，接收或下载速度可达 220 Mb/s。

9.2 Loral Cyberstar

计划于 2001 年投入运营，卫星段由三颗在 Ka 波段运行的地球静止轨道卫星组成。全球设有多个网关 teleport，在北美设有存在点站点。该系统提供 IP 组播服务，将 IP 数据数据包重新打包成 MPEG - 2 格式，形成 IP/DVB 流。使用集成接收解码器（IRD）接收 DVB 信号，支持高达 4 Mb/s 的数据速率，计划引入 8 Mb/s 的 IRD。对于大多数位置，可使用直径小于 1 米的小天线，双工操作需要安装标准单路单载波（SCPC）发射机作为返回链路。

9.3 SkyBridge

计划于 2001 年投入运营，使用 80 颗低地球轨道（LEO）卫星，轨道高度为 1469 公里，倾角为 53°。控制地面段包括卫星控制中心和遥测与命令地面站，通过全球定位卫星系统（GPS）确定卫星位置。载波频率在 Ku 波段，上行在 12.75 至 14.5 GHz 范围内，下行在 10.7 至 12.75 GHz 范围内，使用右旋圆（RHC）和左旋圆（LHC）极化以最大化频率利用率。每颗卫星有 18 个点波束，不进行星上处理。全球计划设置约 200 个网关站，用户终端分为住宅终端和专业终端，分别支持不同的数据速率。该系统支持广泛的应用，包括宽带互联网上的多媒体应用，低传播延迟使其适用于实时应用。

9.4 Spaceway

计划于 2002 年开始运营，初始使用两颗由 Hughes 建造的 HS 702 地球静止轨道卫星，位于北美。未来将扩展到 16 颗地球静止轨道（GEO）卫星和 20 颗中地球轨道（MEO）卫星，MEO 卫星高度为 10352 公里。频率在 Ka 波段，上行速率范围从 16 kb/s 到 6 Mb/s。提供多种网络协议，包括 IP/ATM，用户可以通过 66 厘米（26 英寸）的天线访问系统。以下是 Spaceway 与地面电话线在不同应用下的数据传输时间比较：
| 应用 | 内容 | 电话线 28.8 kb/s | Spaceway 384 kb/s | Spaceway 1.5 Mb/s |
| — | — | — | — | — |
| 数字化照片 | 1 兆比特 | 34 秒 | 2.6 秒 | 0.7 秒 |
| CAD/CAM | 2 兆比特 | 70 秒 | 5.2 秒 | 1.4 秒 |
| X 光 | 12 兆比特 | 7 分钟 | 31.3 秒 | 7.8 秒 |
| 数字图书馆（华盛顿邮报周日版） | - | 9 分钟 | 41.6 秒 | 10.4 秒 |

9.5 iSky

前身为 KaSTAR 卫星通信公司，计划于 2001 年底开始为美国、加拿大和拉丁美洲的家庭和小企业提供互联网宽带服务。使用地球静止轨道卫星，第一颗 iSky - 1 位于 109.2°W。与 Telesat 达成协议，通过其 Anik F2 卫星提供 Ka 波段多媒体容量。初始使用“弯管”技术，未来计划采用先进的星上信号处理。用户套餐包括 66 厘米（26 英寸）的天线和调制解调器，提供双向卫星连接，初始下行速度为 1.5 Mb/s，计划提高到 40 Mb/s，上行速度为 0.5 Mb/s。

9.6 Teledesic

计划于 2002 年投入运营，目标是满足地面网络标准和协议，而不是改变它们。计划部署 288 颗低地球轨道（LEO）卫星和地面终端，在终端进行地面系统标准协议和 Teledesic 卫星网络内部协议的转换。大多数用户的上行速度可达 2 Mb/s，下行速度可达 64 Mb/s，也提供支持双向 64 Mb/s 的宽带终端。使用 Ka 波段载波，卫星高度为 1375 公里，采用 60 GHz 的卫星间链路（ISL）、全星上处理（OBP）和星上交换（OBS）技术，声称可用性可达 99.9% 或更高。

这些新型卫星系统不仅用于互联网应用，还承载其他类型的网络流量，如异步传输模式（ATM）、综合数字系统网络（ISDN）和帧中继等。

10. 问题与解答

以下是一些关于卫星服务与互联网相关的常见问题及解答：
| 问题 | 解答 |
| — | — |
| 如何理解互联网和万维网的关系？ | 互联网是一个全球信息系统，万维网是互联网上最广泛使用的应用，万维网的发展与互联网类似，虽无中央权威机构，但有相关组织协调规范事务。 |
| 网络的分层架构是怎样的，IP 和 TCP 分别在哪些层？ | 网络分层架构包括物理层、数据链路层、网络层和传输层。IP 在网络层，TCP 在传输层。协议是为进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。 |
| 无连接层和面向连接层有什么区别？ | 无连接层（如网络层的 IP）在发送数据包前不需要建立连接，不处理数据包丢失或乱序问题；面向连接层（如传输层的 TCP）发送方和接收方必须相互通信才能实现协议，负责数据包的正确排序、丢失数据包的替换等。 |
| 不同层的数据包术语分别是什么？ | 应用层为数据；传输层 TCP 为 TCP 段，UDP 为 UDP 消息；网络层 IPv4 为 IP 数据报，IPv6 为 IP 数据包；数据链路层为帧。 |
| 已知二进制传输速率，如何转换单位？ | 1 字节 = 8 位，1 千字节 = 1024 字节，1 兆字节 = 1024 千字节。例如，5000 字节每秒等于 40000 比特每秒；25 千字节每秒等于 200 千比特每秒；30 兆字节每秒等于 240 兆比特每秒。 |
| 网络中的虚拟链路是什么意思？ | 对应层之间存在的通信链路，没有直接的物理连接，如 TCP 层之间的虚拟链路，通过 TCP 段报头携带的指令实现通信。 |
| 什么是接收窗口、发送窗口和超时？ | 接收窗口是指在任何给定时间可用的接收缓冲区空间；发送窗口是发送 TCP 层根据接收缓冲区剩余空间计算得出的可发送数据量；超时是发送 TCP 层设置的一个时间，若在该时间内未收到 ACK 信号，将重新发送重复的数据包。 |
| 什么是拥塞和慢启动？ | 拥塞是指网络中流量过多，导致数据包丢失和 ACK 信号无法发送。慢启动是一种拥塞控制机制，拥塞窗口从一个段的大小开始，每收到一个 ACK 信号，窗口大小翻倍，直到达到由失败的 ACK 数量确定的最大值。 |
| 早期互联网卫星传输无困难，现在为何需要特殊处理？ | 现在互联网快速发展，需要引入拥塞控制，而卫星链路的误码率、往返时间、带宽 - 延迟积和可变往返时间等因素对 TCP 性能产生了明显影响，因此需要特殊处理。 |
| 如何计算往返时间（RTT）？ | RTT 是指发送一个 TCP 段到收到其 ACK 信号之间的时间间隔。已知 uplink 和 downlink 距离，可根据光速计算空间传播延迟，再考虑地面电路的传播延迟和信号处理延迟得到 RTT。例如，uplink 距离 38000 公里，downlink 距离 40000 公里，空间传播延迟约为 (38000 + 40000)×2÷(3×10⁸) ≈ 0.52 秒，考虑其他延迟后可估算 RTT。 |
| 如何计算带宽 - 延迟积（BDP）下可传输的最大数据包大小？ | 先根据带宽和调制方式计算比特率，再转换为字节每秒。结合 RTT，可计算出在 RTT 内可发送的最大数据包大小。例如，卫星带宽 36 MHz 携带 BPSK 信号，比特率为 30 兆比特每秒，约 3662 千字节每秒，在 0.55 秒的 RTT 内，最大可发送约 2014 千字节。 |
| 如何计算 LEO 和 MEO 卫星的最大和最小 RTT？ | 对于圆形轨道的卫星，可根据轨道高度、地球半径和最小可用仰角计算斜距，进而计算传播延迟。假设地球为均匀质量的球体，半径为 6371 公里。以 LEO 卫星为例，轨道高度 800 公里，最小可用仰角 10°，可通过几何关系计算最大和最小斜距，再计算对应的 RTT。MEO 卫星同理，如轨道高度 20000 公里。 |
| RFC - 2488 中的增强机制如何改善卫星链路 TCP 性能？ | - 路径最大传输单元发现（Path MTU - Discovery）：允许发送方找到最大可发送段大小，使拥塞窗口更快递增。
- 前向纠错（FEC）：减少数据包丢失，避免误判为拥塞。
- 慢启动和拥塞避免：结合 Path MTU - Discovery 增加段大小，提高吞吐量。
- 快速重传和快速恢复：在超时前重传丢失段，防止拥塞窗口恢复到慢启动。
- TCP 大窗口：通过窗口缩放扩展增加接收窗口大小。
- PAWS 和 RTTM：解决大窗口下序列号回绕和 RTT 测量问题。
- 选择性确认（SACK）：让发送方只重传丢失的段，提高吞吐量。 |
| 如何获取 RFC - 2760 的最新版本？ | 可通过访问世界万维网上的相关站点，如 http://www.rfc - editor.org/ 来获取。 |
| 什么是拆分 TCP 连接，为何可能不适合互联网使用？ | 拆分 TCP 连接是指将端到端的 TCP 连接通过中间单元进行协议转换。可能不适合互联网使用的原因是破坏了 TCP 原本的端到端连接特性，可能影响拥塞控制、数据流调节等功能的正常实现。 |
| 什么是非对称信道，如何应用于卫星互联网连接？ | 非对称信道有数据流非对称和物理容量非对称两种含义。在卫星互联网连接中，可通过地面电路完成反向链路，如 DirecPC 系统，用户请求通过调制解调器发送到 ISP，再转发到网络运营中心，内容通过卫星链路下载，ACK 数据包通过地面网络返回。 |
| 如何更新新型卫星系统的信息？ | 可通过访问文中提供的各系统的 WWW 地址，如 www.astrolink.com、www.cyberstar.com 等，获取最新信息。 |

11. 总结与展望

11.1 总结

卫星服务与互联网的结合是一个不断发展的领域。从互联网和万维网的基本概念，到网络分层架构、TCP 链路的工作原理，我们了解到卫星链路在互联网中的重要作用以及面临的挑战。卫星链路的误码率、往返时间、带宽 - 延迟积和可变往返时间等因素对 TCP 性能产生了显著影响。为了克服这些问题，人们提出了多种增强机制，如利用标准机制增强卫星信道上的 TCP 性能、拆分 TCP 连接和利用非对称信道等。同时，新型卫星系统的出现为互联网服务提供了更多的可能性，不同的系统具有各自的特点和优势。

11.2 展望

未来，随着技术的不断进步，卫星服务与互联网的融合将更加深入。一方面，卫星技术将不断改进，如采用更先进的星上处理技术、降低传播延迟、提高带宽利用率等，以更好地满足互联网发展的需求。另一方面，互联网协议和标准也将不断优化，以适应卫星链路的特点。例如，可能会出现更高效的拥塞控制算法、更灵活的数据包传输机制等。此外，随着物联网、云计算等新兴技术的发展，对卫星互联网的需求也将不断增加，卫星服务将在更广泛的领域发挥重要作用。

同时，我们也需要关注一些潜在的问题。例如，卫星轨道资源的竞争日益激烈，需要合理规划和管理；卫星通信的安全性也是一个重要的问题，需要加强加密和认证技术。总之，卫星服务与互联网的发展前景广阔，但也面临着诸多挑战，需要我们不断探索和创新。

11.3 流程图：卫星互联网数据传输流程

graph LR
    classDef startend fill:#F5EBFF,stroke:#BE8FED,stroke-width:2px;
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    classDef decision fill:#FFF6CC,stroke:#FFBC52,stroke-width:2px;

    A([用户发起请求]):::startend --> B(调制解调器发送请求到 ISP):::process
    B --> C{ISP 处理请求}:::decision
    C -->|转发到卫星网络运营中心| D(卫星网络运营中心处理请求):::process
    D --> E(通过卫星链路传输数据):::process
    E --> F(用户接收数据):::process
    F --> G{数据是否完整接收}:::decision
    G -->|是| H(发送 ACK 信号到卫星网络运营中心):::process
    G -->|否| I(请求重传丢失数据):::process
    I --> E
    H --> J(卫星网络运营中心处理 ACK 信号):::process
    J --> K(调整传输策略):::process
    K --> E

这个流程图展示了卫星互联网数据传输的基本流程，包括用户发起请求、数据传输、接收确认和重传等环节。通过这个流程，我们可以更直观地了解卫星互联网的工作原理。

综上所述，卫星服务与互联网的结合是一个充满机遇和挑战的领域，未来的发展值得我们期待。我们需要不断关注技术的发展动态，积极探索新的解决方案，以推动卫星互联网的持续发展。