星地融合网络中的动态切换策略研究
发布时间：2022-01-13 21:58
随着网络不断的发展,各种新兴业务和数据流量的日益变化,以及移动终端对通信质量和服务需求的增大,单一的卫星网络或者地面网络已经无法满足用户日益增长的流量需求。卫星网络和地面网络融合形成的星地融合网络（Satellite-Terrestrial Integrated Networks,STIN）,可以克服它们单一运行的缺点,为各种类型的服务提供全球覆盖和信息支持。但由于不同网络节点之间存在差异,导致网络连接动态变化和频繁的链路切换等问题。因此,本文围绕星地融合网络中的动态切换策略进行研究,主要内容概括如下:首先,针对STIN中节点的动态移动性导致了低地球轨道卫星与移动终端之间频繁切换和服务质量降级的问题,提出了一种具有多属性动态图（Multi-Attribute Dynamic Graph,MADG）的切换策略。首先,构建由LEO卫星和具有不同移动性特征的移动终端组成的STIN模型,并分析链路连通性以获得可用的路径信息。然后,综合考虑仰角、覆盖时间和空闲信道状态,引入MADG表示所有可能的切换路径,从而将切换问题建模为从可用路径寻找最佳路径。同时,分析了STIN的多业务数据传输问题,通过多...
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
星地融合网络的应用场景考虑LEO卫星与地面上的用户终端进行通信，如图3.1所示
重庆邮电大学硕士学位论文第3章基于多属性动态图的切换策略251,11,21,2,12,22,MN,1N,2,()()()()()()()()()()MNMNMftftftftftftFtftftft=(3.4)用户可以在未来t期间获得其覆盖卫星，虽然每个覆盖卫星参与切换过程并不总是可行或必要的，但卫星与用户之间可能的通信是实际卫星切换的前提。通过用户与卫星之间的高程，可以得到卫星与当前用户之间的覆盖关系。由于网络拓扑的动态变化，卫星的覆盖范围也是随机变化的。铱星座下随机定位用户的典型覆盖卫星如图3.3所示。图3.3卫星与终端的连通性分析3.3基于动态属性图的星间切换策略3.3.1多属性动态图在卫星间切换过程中，将最优切换过程的选择简化为寻找卫星间链路中的最优路径。LEO卫星间链接建立了一个简单的数学模型，通常使用图形来简化模型或方案。由于卫星运动是有规律的，因此卫星之间的状态可以用图形表示，而连接卫星的链路状态也不同，因此可以向每条边添加属性，称为属性图。由于卫星
重庆邮电大学硕士学位论文第3章基于多属性动态图的切换策略27(a)动态时空图中的可见连接(b)一个子时隙的切换关系图图3.4LEO-STIN切换的连接关系在图3.4(a)中，0v是接入节点，其余是可见的卫星节点。iv表示每个时隙的选定节点。随着时间的变化，卫星不断移动，卫星覆盖时间也在变化。同一用户终端将有不同的可见卫星，因此在下一个时隙中将有新的卫星节点。然而，如图3.4(b)所示，它是每个时隙的详细切换图。3.3.2多属性决策多属性决策的主要思想是基于一定的数学运算基础，综合考虑多个属性的影响，通过融合使这些属性相互补充，以获得最优的决策结果。首先可以为不同的业务K构造一个判断矩阵A：3ijnAk=(3.11)构造了三个判断矩阵来计算与业务相关的属性的权重W。然后，按行求矩阵A的几何平均值：()1,13nniijjki==(3.12)即归一化向量：()123T，，，获得权重()12=nW，，，，其中,
【参考文献】：
期刊论文
[1]Heterogeneous Network Selection Optimization Algorithm Based on a Markov Decision Model[J]. Jianli Xie,Wenjuan Gao,Cuiran Li. 中国通信. 2020(02)
[2]The Spread Spectrum GFDM Schemes for Integrated Satellite-Terrestrial Communication System[J]. Yang Yang,Lidong Zhu,Xing Mao,Qi Tan,Zongmiao He. 中国通信. 2019(12)
[3]基于时间演进图的LEO星间切换实时预测及更新方法[J]. 胡欣,宋航宇,刘帅军,李秀华,王卫东,汪春霆. 通信学报. 2018(10)
[4]Space-Terrestrial Integrated Mobility Management via Named Data Networking[J]. Di Liu,Chuanhe Huang,Xi Chen,Xiaohua Jia. Tsinghua Science and Technology. 2018(04)
[5]The Impact of Delay in Software-Defined Integrated Terrestrial-Satellite Networks[J]. Luca Boero,Mario Marchese,Fabio Patrone. 中国通信. 2018(08)
[6]基于双向匹配模型的异构网络垂直切换算法[J]. 马彬,邓红,谢显中. 电子与信息学报. 2018(02)
[7]Hybrid Satellite-Aerial-Terrestrial Networks in Emergency Scenarios:A Survey[J]. Ying Wang,Yichun Xu,Yuan Zhang,Ping Zhang. 中国通信. 2017(07)
[8]基于马尔科夫链的联合呼叫接入控制算法[J]. 高秀娥,李克秋. 计算机工程与应用. 2017(02)
[9]星地融合网络中基于Q学习的切换算法研究[J]. 熊丹妮,李屹. 通信学报. 2015(09)
[10]移动卫星网络中卫星切换调度研究[J]. 吴兆峰,胡谷雨,金凤林. 北京邮电大学学报. 2015(S1)
硕士论文
[1]卫星异构网络多业务切换技术研究[D]. 宋航宇.北京邮电大学 2019
[2]低轨卫星通信系统用户切换方案研究与实现[D]. 王祥鹤.北京邮电大学 2019
[3]高动态卫星网络切换技术研究[D]. 谢志聪.西安电子科技大学 2019
[4]低轨卫星通信系统切换策略的研究[D]. 王楚乔.北京邮电大学 2018
[5]星地一体化网络干扰避免及切换技术研究[D]. 邵欣业.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3587213
【文章来源】：重庆邮电大学重庆市
【文章页数】：69 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
星地融合网络的应用场景考虑LEO卫星与地面上的用户终端进行通信，如图3.1所示
重庆邮电大学硕士学位论文第3章基于多属性动态图的切换策略251,11,21,2,12,22,MN,1N,2,()()()()()()()()()()MNMNMftftftftftftFtftftft=(3.4)用户可以在未来t期间获得其覆盖卫星，虽然每个覆盖卫星参与切换过程并不总是可行或必要的，但卫星与用户之间可能的通信是实际卫星切换的前提。通过用户与卫星之间的高程，可以得到卫星与当前用户之间的覆盖关系。由于网络拓扑的动态变化，卫星的覆盖范围也是随机变化的。铱星座下随机定位用户的典型覆盖卫星如图3.3所示。图3.3卫星与终端的连通性分析3.3基于动态属性图的星间切换策略3.3.1多属性动态图在卫星间切换过程中，将最优切换过程的选择简化为寻找卫星间链路中的最优路径。LEO卫星间链接建立了一个简单的数学模型，通常使用图形来简化模型或方案。由于卫星运动是有规律的，因此卫星之间的状态可以用图形表示，而连接卫星的链路状态也不同，因此可以向每条边添加属性，称为属性图。由于卫星
重庆邮电大学硕士学位论文第3章基于多属性动态图的切换策略27(a)动态时空图中的可见连接(b)一个子时隙的切换关系图图3.4LEO-STIN切换的连接关系在图3.4(a)中，0v是接入节点，其余是可见的卫星节点。iv表示每个时隙的选定节点。随着时间的变化，卫星不断移动，卫星覆盖时间也在变化。同一用户终端将有不同的可见卫星，因此在下一个时隙中将有新的卫星节点。然而，如图3.4(b)所示，它是每个时隙的详细切换图。3.3.2多属性决策多属性决策的主要思想是基于一定的数学运算基础，综合考虑多个属性的影响，通过融合使这些属性相互补充，以获得最优的决策结果。首先可以为不同的业务K构造一个判断矩阵A：3ijnAk=(3.11)构造了三个判断矩阵来计算与业务相关的属性的权重W。然后，按行求矩阵A的几何平均值：()1,13nniijjki==(3.12)即归一化向量：()123T，，，获得权重()12=nW，，，，其中,
【参考文献】：
期刊论文
[1]Heterogeneous Network Selection Optimization Algorithm Based on a Markov Decision Model[J]. Jianli Xie,Wenjuan Gao,Cuiran Li. 中国通信. 2020(02)
[2]The Spread Spectrum GFDM Schemes for Integrated Satellite-Terrestrial Communication System[J]. Yang Yang,Lidong Zhu,Xing Mao,Qi Tan,Zongmiao He. 中国通信. 2019(12)
[3]基于时间演进图的LEO星间切换实时预测及更新方法[J]. 胡欣,宋航宇,刘帅军,李秀华,王卫东,汪春霆. 通信学报. 2018(10)
[4]Space-Terrestrial Integrated Mobility Management via Named Data Networking[J]. Di Liu,Chuanhe Huang,Xi Chen,Xiaohua Jia. Tsinghua Science and Technology. 2018(04)
[5]The Impact of Delay in Software-Defined Integrated Terrestrial-Satellite Networks[J]. Luca Boero,Mario Marchese,Fabio Patrone. 中国通信. 2018(08)
[6]基于双向匹配模型的异构网络垂直切换算法[J]. 马彬,邓红,谢显中. 电子与信息学报. 2018(02)
[7]Hybrid Satellite-Aerial-Terrestrial Networks in Emergency Scenarios:A Survey[J]. Ying Wang,Yichun Xu,Yuan Zhang,Ping Zhang. 中国通信. 2017(07)
[8]基于马尔科夫链的联合呼叫接入控制算法[J]. 高秀娥,李克秋. 计算机工程与应用. 2017(02)
[9]星地融合网络中基于Q学习的切换算法研究[J]. 熊丹妮,李屹. 通信学报. 2015(09)
[10]移动卫星网络中卫星切换调度研究[J]. 吴兆峰,胡谷雨,金凤林. 北京邮电大学学报. 2015(S1)
硕士论文
[1]卫星异构网络多业务切换技术研究[D]. 宋航宇.北京邮电大学 2019
[2]低轨卫星通信系统用户切换方案研究与实现[D]. 王祥鹤.北京邮电大学 2019
[3]高动态卫星网络切换技术研究[D]. 谢志聪.西安电子科技大学 2019
[4]低轨卫星通信系统切换策略的研究[D]. 王楚乔.北京邮电大学 2018
[5]星地一体化网络干扰避免及切换技术研究[D]. 邵欣业.哈尔滨工业大学 2015
本文编号：3587213
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