【摘要】：多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,信道資源有限。對多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)信道資源進行高效管理,能夠提高衛(wèi)星系統(tǒng)整體效率。為此,提出了一種面向多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的信道資源管理方法。針對LEO/MEO/GEO三層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò),首先根據(jù)業(yè)務(wù)類型劃分優(yōu)先級,其次運用自回歸積分滑動平均(autoregressive integrated moving average,ARIMA)模型預(yù)測小區(qū)內(nèi)新呼叫業(yè)務(wù)用戶量,然后根據(jù)預(yù)測用戶量和衛(wèi)星剩余信道帶寬為用戶選擇接入層,再利用博弈模型判斷是否允許用戶接入,最后根據(jù)降級因子選擇降級用戶讓出信道帶寬。仿真結(jié)果表明,該方法能夠降低整體阻塞率,提高整體效用。
【圖文】：

是多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)信道資源管理需要解決的核心問題。為此，本文提出了一種新的面向多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的信道資源管理方法。下面首先介紹多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)小區(qū)模型，然后從基于自回歸積分滑動平均（ａｕｔｏｒｅｇｒｅｓｓｉｖｅｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｍｏｖｉｎｇａｖｅｒａｇｅ，，ＡＲＩＭＡ）模型的新呼叫業(yè)務(wù)用戶量預(yù)測、基于預(yù)測用戶量的接入層選擇、基于博弈模型的用戶接入判斷、基于降級因子的降級用戶選擇４個方面來介紹本文方法，最后對本文方法進行仿真分析。１多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)小區(qū)模型本文多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)小區(qū)模型如圖１所示。多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中小區(qū)是指衛(wèi)星的點波束覆蓋的區(qū)域，不同層的衛(wèi)星點波束之間有重疊，用戶可能在不同的點波束之間切換。本文不考慮終端因素，假設(shè)用戶可以接入ＬＥＯ／ＭＥＯ／ＧＥＯ三層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的任一層。圖１多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)小區(qū)模型Ｆｉｇ．１Ｃｅｌｌｍｏｄｅｌｏｆｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒｓａｔｅｌｌｉｔｅ多層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)中的每一個小區(qū)都被ＬＥＯ／ＭＥＯ／ＧＥＯ三層衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)同時覆蓋。圖１中，小區(qū)Ｎ－２、Ｎ－１、Ｎ被衛(wèi)星Ｇ１、Ｍ１、Ｌ１覆蓋，小區(qū)Ｎ、Ｎ＋１、Ｎ＋２被衛(wèi)星Ｇ１、Ｍ２、Ｌ２覆蓋。由于衛(wèi)星的移動，小區(qū)將由不同的衛(wèi)星點波束覆蓋。例如由于衛(wèi)星Ｌ１的移動，下一時刻小區(qū)Ｎ－２將切換到衛(wèi)星Ｌ２的點波束覆蓋區(qū)域中。本文中，業(yè)務(wù)按照產(chǎn)生方式分為切換業(yè)務(wù)和新呼叫業(yè)務(wù)，由于切換阻塞比新呼叫阻塞更難以接受，所以切換業(yè)務(wù)優(yōu)先級高于新呼叫業(yè)務(wù)。再按照業(yè)務(wù)類型分為話音業(yè)務(wù)、流媒體業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。本文定義優(yōu)先級由高到低為切換話音業(yè)務(wù)、新呼叫話音業(yè)務(wù)、切換流媒體業(yè)務(wù)、新呼叫流媒體業(yè)務(wù)、切換數(shù)據(jù)業(yè)

ｖａｔｉｏｎｓｔｒａｔｅｇｙ，ＤＣＲＳ）進行比較。ＢＡＣ即用戶到達后，如果可分配帶寬大于用戶所需最大帶寬，則允許該用戶接入，否則拒絕該用戶。ＤＣＲＳ即對優(yōu)先級較高的業(yè)務(wù)動態(tài)預(yù)留帶寬，當高優(yōu)先級業(yè)務(wù)用戶到達時，可分配預(yù)留帶寬；低優(yōu)先級用戶到達時，如果可分配信道帶寬不足，則會被拒絕。話音、流媒體、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分別用Ｖ、Ｍ、Ｄ表示，切換用Ｓ表示。比較不同到達用戶數(shù)時，各類業(yè)務(wù)阻塞率和平均效用，以及整個衛(wèi)星系統(tǒng)的整體阻塞率和平均效用。話音業(yè)務(wù)阻塞率和平均效用如圖３和圖４所示。本文方法話音業(yè)務(wù)優(yōu)先級最高，低優(yōu)先級業(yè)務(wù)為其讓出信道帶寬，所以沒有話音業(yè)務(wù)用戶被阻塞。從圖中可以看出，本文方法話音業(yè)務(wù)阻塞率和平均效用均優(yōu)于ＢＡＣ和ＤＣＲＳ。圖３話音業(yè)務(wù)阻塞率Ｆｉｇ．３Ｂｌｏｃｋｉｎｇｒａｔｅｏｆｖｏｉｃｅｔｒａｆｆｉｃ圖４話音業(yè)務(wù)平均效用Ｆｉｇ．４Ａｖｅｒａｇｅｕｔｉｌｉｔｙｏｆｖｏｉｃｅｔｒａｆｆｉｃ流媒體業(yè)務(wù)阻塞率和平均效用如圖５和圖６所示。本文方法切換流媒體業(yè)務(wù)優(yōu)先級較高，所以該業(yè)務(wù)阻塞率較低，平均效用較高，均優(yōu)于ＢＡＣ和ＤＣＲＳ。新呼叫流媒體業(yè)務(wù)優(yōu)先級稍低，該業(yè)務(wù)阻塞率和平均效用優(yōu)于ＢＡＣ，而與ＤＣＲＳ接近。圖５流媒體業(yè)務(wù)阻塞率Ｆｉｇ．５Ｂｌｏｃｋｉｎｇｒａｔｅｏｆｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｔｒａｆｆｉｃ圖６流媒體業(yè)務(wù)平均效用Ｆｉｇ．６Ａｖｅｒａｇｅｕｔｉｌｉｔｙｏｆｍｕｌｔｉｍｅｄｉａｔｒａｆｆｉｃ
【作者單位】： 南京郵電大學(xué)計算機學(xué)院;江蘇省無線傳感網(wǎng)高技術(shù)研究重點實驗室;
【基金】：國家自然科學(xué)基金(71301081,61572261,61373139) 江蘇省自然科學(xué)基金(BK20130877,BK20150868) 國家博士后基金(2014M551637) 江蘇省博士后基金(1401046C)資助課題
【分類號】：TN927.2

【參考文獻】

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【共引文獻】

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1 張U

本文編號：2547383