寬帶衛(wèi)星通信系統(tǒng)多址接入與帶寬分配策略研究.pdf

1、寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)作為地面網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充和延伸,是未來空天地一體化網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的重要組成部分。然而衛(wèi)星通信的帶寬是有限的,如何在有限資源下提高信道利用率并滿足用戶業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量是多址接入與帶寬分配策略研究的關(guān)鍵問題。目前一些傳統(tǒng)的多址接入與帶寬分配策略能夠?qū)B續(xù)數(shù)據(jù)流業(yè)務(wù)和語音業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)較高信道利用率和較低端到端時(shí)延,但是針對(duì)具有較強(qiáng)突發(fā)性多媒體業(yè)務(wù)和多樣化業(yè)務(wù)需求,這些技術(shù)已不能勝任。
　　本文系統(tǒng)研究了已有多址接入與帶寬分配策略,在基于帶寬按需

2、分配的寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)下提出了一種改進(jìn)的信道接入?yún)f(xié)議 CFDAMA-FP,并同時(shí)改進(jìn)了其中的帶寬分配算法,旨在提高信道利用率和業(yè)務(wù)服務(wù)質(zhì)量,適應(yīng)業(yè)務(wù)突發(fā)特性。本文主要工作有:
　　(1)基于混合按需/自由分配的多址接入?yún)f(xié)議CFDAMA采用自由分配時(shí)隙有效降低了平均傳輸時(shí)延,但隨著信道負(fù)載增大,自由分配時(shí)隙減少而預(yù)約次數(shù)增多造成網(wǎng)絡(luò)性能下降。針對(duì)這個(gè)問題,提出具有快速反應(yīng)機(jī)制的多址接入?yún)f(xié)議。該協(xié)議改進(jìn)隨機(jī)接入算法,降低了接入碰撞概率;然

3、后,繼承基于突發(fā)目標(biāo)的接入思想,采用在得到資源分配后周期發(fā)送帶寬需求更新信息的方式,代替反復(fù)申請(qǐng)資源的預(yù)約方式,能有效降低平均接入時(shí)延;最后,本文建立了接入端到端時(shí)延計(jì)算模型,證明了該協(xié)議能夠減少接入時(shí)延和平均傳輸時(shí)延;
　　(2)在帶寬按需分配策略中,帶寬申請(qǐng)到分配的時(shí)延過長(zhǎng)造成資源浪費(fèi),傳統(tǒng)分配方式采用預(yù)測(cè)業(yè)務(wù)策略來合理利用這段時(shí)延,但是由于業(yè)務(wù)高突發(fā)性,預(yù)測(cè)值和實(shí)際業(yè)務(wù)很難達(dá)到一致,本文提出基于預(yù)約的帶寬請(qǐng)求分配算法。首先,

4、采用基于最大Lyapunov指數(shù)的混沌時(shí)間序列信源預(yù)測(cè)算法,該算法對(duì)高突發(fā)性信源具有較好預(yù)測(cè)性;然后,利用實(shí)際分配結(jié)果反饋控制預(yù)約申請(qǐng),優(yōu)化帶寬分配結(jié)果,有效維持了用戶隊(duì)列穩(wěn)定性,降低了業(yè)務(wù)時(shí)延抖動(dòng);最后,為了滿足不同等級(jí)業(yè)務(wù)性能需要,將業(yè)務(wù)要求作為優(yōu)先級(jí)排序分配依據(jù),提高了業(yè)務(wù)性能和用戶接入公平性;
　　最后,通過對(duì)CFDAMA-FP進(jìn)行建模實(shí)現(xiàn)和對(duì)比仿真,結(jié)果表明在具有高突發(fā)特性的Pareto ON-OFF信源模型下,CFDA