基于业务预测的MF-TDMA宽带卫星通信资源分配算法研究

发布时间：2017-09-07 07:23

  本文关键词：基于业务预测的MF-TDMA宽带卫星通信资源分配算法研究

  更多相关文章： 卫星通信 自相似业务 接入控制 业务预测 带宽分配 载波/时隙位置分配

【摘要】：卫星通信能够方便地为地面通信网络无法到达的地区提供宽带多媒体服务,但是卫星带宽资源是有限的,如何高效地利用卫星珍贵的带宽资源是人们非常关注的问题。本文的目的是针对宽带卫星业务设计出合理的带宽分配体系,并研究相应算法,在保障卫星通信质量的情况下,最大化卫星带宽利用率。具体工作如下:首先,针对宽带卫星业务流量的自相似特征,提出了三层ON-OFF模型来产生自相似业务流,并依据自相似过程的性质验证了模型输出业务流的自相似性。其次,对卫星带宽分配体系所涉及的接入控制算法进行了研究。提出了基于带宽预留的动态接入控制算法,该算法包括动态带宽分配与动态带宽预留两部分。在动态带宽分配部分,网络根据当前负载状况,按照服务质量退避准则动态地调整接入带宽,并依据用户满意度来确定是否允许新连接的接入。在动态带宽预留部分,网络根据当前各个优先级连接的接入状况,为高优先级连接动态调整带宽预留量。仿真结果表明本文算法能够平衡阻塞率与接入带宽,提供较高的用户满意度。同时,还研究了卫星带宽分配体系所涉及的带宽请求与分配算法。针对卫星通信长时延特性,提出了基于业务预测的带宽请求与分配算法。它是利用归一化最小均方误差算法来预测带宽需求量,然后向网络控制中心发送请求,网络控制中心依据本文提出的分优先级加权比例分配算法为终端分配带宽。仿真结果表明本文算法能够高效利用带宽资源,并为优先级高的业务分配较多带宽。最后,研究了卫星带宽分配体系所涉及的MF-TDMA载波/时隙位置分配算法。将MF-TDMA载波/时隙位置分配问题转化为一维离线装箱问题,提出了基于二分图的MF-TDMA载波/时隙位置分配算法。仿真结果表明该算法能够有效降低时隙碎片占用率,提高卫星带宽利用率。
【关键词】：卫星通信 自相似业务 接入控制 业务预测 带宽分配 载波/时隙位置分配
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN927.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-11
• 注释表11-13
• 缩略词13-15
• 第一章 绪论15-26
• 1.1 研究背景与意义15-16
• 1.2 卫星通信网络的发展概况16-18
• 1.3 宽带多媒体卫星带宽分配体系18-21
• 1.3.1 DVB-RCS卫星通信系统的组成结构18
• 1.3.2 多址接入技术18-20
• 1.3.3 宽带多媒体卫星带宽分配管理体系20-21
• 1.4 卫星通信带宽分配研究文献综述21-25
• 1.4.1 CAC算法文献综述21-23
• 1.4.2 带宽请求与分配算法综述23-24
• 1.4.3 MF-TDMA载波/时隙位置分配算法综述24-25
• 1.5 本文的结构安排25-26
• 第二章 宽带卫星业务流量的自相似性及其建模26-36
• 2.1 引言26
• 2.2 自相似过程及其性质26-29
• 2.2.1 自相似过程定义26-27
• 2.2.2 自相似过程的性质27-29
• 2.3 自相似业务流量的建模29-31
• 2.3.1 自相似业务流量建模方法比较29
• 2.3.2 三层ON-OFF自相似业务流量模型29-31
• 2.4 三层ON-OFF业务流量模型的OPNET实现及分析31-35
• 2.4.1 参数设置31
• 2.4.2 三层ON-OFF业务流量模型的OPNET实现31-33
• 2.4.3 业务流量的自相似性验证33-34
• 2.4.4 业务流量数据分析34-35
• 2.5 本章小结35-36
• 第三章 基于带宽预留的动态CAC算法36-55
• 3.1 引言36-37
• 3.2 动态带宽分配算法37-44
• 3.2.1 接入请求分类37-38
• 3.2.2 QoS退避准则38-40
• 3.2.3 用户满意度函数40-42
• 3.2.4 动态带宽分配算法流程图42-44
• 3.3 动态带宽预留算法44-47
• 3.4 算法仿真与分析47-54
• 3.4.1 仿真参数设置47-48
• 3.4.2 动态带宽分配算法仿真与分析48-51
• 3.4.3 动态带宽预留算法仿真与分析51-54
• 3.5 本章小结54-55
• 第四章 基于业务预测的带宽请求与分配算法55-70
• 4.1 引言55
• 4.2 业务量预测算法55-61
• 4.2.1 卫星通信网络业务量预测算法分类56
• 4.2.2 算法描述56-58
• 4.2.3 预测算法仿真与比较58-61
• 4.3 带宽分配算法61-69
• 4.3.1 算法描述62-64
• 4.3.2 带宽分配算法的带宽利用率仿真与分析64-67
• 4.3.3 带宽分配算法的复杂度分析67-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第五章 基于二分图的MF-TDMA载波/时隙位置分配算法70-79
• 5.1 引言70-71
• 5.2 MF-TDMA载波/时隙位置分配问题描述71-73
• 5.2.1 限制条件71
• 5.2.2 一维装箱问题71-73
• 5.2.3 问题的数学化描述73
• 5.3 基于二分图的MF-TDMA载波/时隙位置分配算法73-76
• 5.3.1 二分图模型73-74
• 5.3.2 算法步骤74-76
• 5.4 算法仿真与比较76-78
• 5.4.1 仿真参数设置76-77
• 5.4.2 算法仿真与比较77-78
• 5.5 本章小结78-79
• 第六章 总结与展望79-82
• 6.1 本文总结79
• 6.2 未来展望79-82
• 参考文献82-89
• 致谢89-90
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文90

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本文编号：808182