基于LEO-MSS的多层扩展网络场景下的资源分配和切换优化
发布时间：2022-01-09 19:02
对于地面移动通信系统无法覆盖的区域,低轨卫星移动通信系统（Low Earth Orbit Mobile Satellite System,LEO-MSS）承担了为移动终端提供通信服务的主要任务。然而LEO-MSS存在两个固有缺陷严重限制了它的通信服务能力,一是相对于地面移动通信系统,LEO卫星的单波束覆盖面积太大,其单波束覆盖半径能够到达百公里量级,约束了整个系统的总接入容量,二是LEO卫星对地快速移动,导致所有用户每分钟至少一次的频繁被动切换,大大增加了系统资源管理的难度,难以保障用户的服务质量（Quality of Service,QoS）。本文针对上述问题,以提高系统的平均接入容量,减小切换率为目标,引入基于LEO-MSS的多层扩展网络场景;同时针对LEO卫星接入场景的传播时延较大、LEO卫星的高速运动和多波束结构等特点,提出扩展网络场景的系统资源优化方法和切换优化方法,解决接入容量不足和被动切换频繁带来的问题。具体工作包括四个方面:（1）针对传统的LEO-MSS单层网络架构无法从根本上解决接入容量不足、被动切换频繁以及星间动态路由复杂等问题,本文考虑了一种基于LEO-MSS的多...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１空天地一体化网络示意图??ＧＥＯ??
?第１章绪论???＿?：鹏＊?路??幽??麵拿ｒ＾Ｖ??地面５Ｇ系统?卫屋地面站??图１．１空天地一体化网络示意图??ＧＥＯ??Ｉ??／Ｘ??１３°?＼??／＃＼??參－．－－１Ｔ?２ｚ－－ｒ＾＞??ＧＥＯ?ＧＥＯ??图１．２同步卫星网络覆盖示意图??２０１６年８月８日，国务院印发了《“十三五”国家科技创新规划》的通知，??４??
３、基于上述扩展网络，优化上行无线资源管理策略，根据信道和系统约束??条件在上下行方面的差异，采用功率域的上行非正交多址接入方法联合上行协同??传输策略，得出最优功率分配和用户配对，优化系统的上行吞吐量。??４、基于上述扩展网络，提出了多层多波束卫星网络的集中式切换管理方案，??针对长时延和周期性动态场景，以降低切换时延和信令开销为目标，提出基于卫??星定位和授时的简化切换协议流程，并提出最小化中断概率的切换策略和优化方??法。??研宄意义、研宄目标、科学问题和研宄内容的关系如下图１．３所示。??ｆｉ求与挑战?研宄目标?科学问题?研宄内容??提升地面网?科学问Ｍｉ?研究点１???Ｎ?络无法覆盖基于低轨卫星的＇Ｉ…?＇?基于ＬＥＯ－ＭＳＳ的??地面网络无法人￣区域的通信／…多层扩展接入网…多层扩展接入网??覆盖区域通信?容量和服务?、络及性能分析?ｖ朽络丞挂能分近??需求增加?能为??Ｎ?——??、??－＇科学问题２?研宄点２??多层多波束时变Ｋ、基于ＬＥＯ－ＭＳＳ??通信系统通信?ｇ?、源管理和优化ｙ?＼的下仃资源优化??容量不足?義?＇一料冢尚题３?、：?面充返３?一＇??多层多波束网络＿?基于ＬＥＯ－ＭＳＳ??上行动态资源管＾－＇，?多层扩展接入网??低轨卫星快速?数学：Ｅ具?理和优化方法?的上行资源优化??ＨＩＳ?Ｃ—涵论?Ｊ?、?Ｙ一?觀?４??动态长时延网络?基于ＬＥＯ－ＭＳＳ??、一一??＾?广凸优化理论、?的切换协议流程匕－＇?，：多层扩展接入网??ｊ?、和管理方法?Ｉ络的切换优化ｊ??图１．３研宄内容结构示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]Satellite Constellation Design with Multi-Objective Genetic Algorithm for Regional Terrestrial Satellite Network[J]. Cuiqin Dai,Guimin Zheng,Qianbin Chen. 中国通信. 2018(08)
[2]The Impact of Delay in Software-Defined Integrated Terrestrial-Satellite Networks[J]. Luca Boero,Mario Marchese,Fabio Patrone. 中国通信. 2018(08)
[3]Satellite Communications Integration with Terrestrial Networks[J]. Adam Kapovits,Marius-Iulian Corici,Ilie-Daniel Gheorghe-Pop,Anastasius Gavras,Frank Burkhardt,Thomas Schlichter,Stefan Covaci. 中国通信. 2018(08)
[4]Topology Discovery Sub-Layer for Integrated Terrestrial-Satellite Network Routing Schemes[J]. Zengyin Yang,Hewu Li,Qian Wu,Jianping Wu. 中国通信. 2018(06)
[5]Distributed Contact Plan Design for Multi-Layer Satellite-Terrestrial Network[J]. Wenfeng Shi,Deyun Gao,Huachun Zhou,Bohao Feng,Haifeng Li,Guanwen Li,Wei Quan. 中国通信. 2018(01)
[6]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)
[7]Dynamic channel reservation scheme based on priorities in LEO satellite systems[J]. Jian Zhou,Xiaoguo Ye,Yong Pan,Fu Xiao,Lijuan Sun. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2015(01)
本文编号：3579270
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１空天地一体化网络示意图??ＧＥＯ??
?第１章绪论???＿?：鹏＊?路??幽??麵拿ｒ＾Ｖ??地面５Ｇ系统?卫屋地面站??图１．１空天地一体化网络示意图??ＧＥＯ??Ｉ??／Ｘ??１３°?＼??／＃＼??參－．－－１Ｔ?２ｚ－－ｒ＾＞??ＧＥＯ?ＧＥＯ??图１．２同步卫星网络覆盖示意图??２０１６年８月８日，国务院印发了《“十三五”国家科技创新规划》的通知，??４??
３、基于上述扩展网络，优化上行无线资源管理策略，根据信道和系统约束??条件在上下行方面的差异，采用功率域的上行非正交多址接入方法联合上行协同??传输策略，得出最优功率分配和用户配对，优化系统的上行吞吐量。??４、基于上述扩展网络，提出了多层多波束卫星网络的集中式切换管理方案，??针对长时延和周期性动态场景，以降低切换时延和信令开销为目标，提出基于卫??星定位和授时的简化切换协议流程，并提出最小化中断概率的切换策略和优化方??法。??研宄意义、研宄目标、科学问题和研宄内容的关系如下图１．３所示。??ｆｉ求与挑战?研宄目标?科学问题?研宄内容??提升地面网?科学问Ｍｉ?研究点１???Ｎ?络无法覆盖基于低轨卫星的＇Ｉ…?＇?基于ＬＥＯ－ＭＳＳ的??地面网络无法人￣区域的通信／…多层扩展接入网…多层扩展接入网??覆盖区域通信?容量和服务?、络及性能分析?ｖ朽络丞挂能分近??需求增加?能为??Ｎ?——??、??－＇科学问题２?研宄点２??多层多波束时变Ｋ、基于ＬＥＯ－ＭＳＳ??通信系统通信?ｇ?、源管理和优化ｙ?＼的下仃资源优化??容量不足?義?＇一料冢尚题３?、：?面充返３?一＇??多层多波束网络＿?基于ＬＥＯ－ＭＳＳ??上行动态资源管＾－＇，?多层扩展接入网??低轨卫星快速?数学：Ｅ具?理和优化方法?的上行资源优化??ＨＩＳ?Ｃ—涵论?Ｊ?、?Ｙ一?觀?４??动态长时延网络?基于ＬＥＯ－ＭＳＳ??、一一??＾?广凸优化理论、?的切换协议流程匕－＇?，：多层扩展接入网??ｊ?、和管理方法?Ｉ络的切换优化ｊ??图１．３研宄内容结构示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]Satellite Constellation Design with Multi-Objective Genetic Algorithm for Regional Terrestrial Satellite Network[J]. Cuiqin Dai,Guimin Zheng,Qianbin Chen. 中国通信. 2018(08)
[2]The Impact of Delay in Software-Defined Integrated Terrestrial-Satellite Networks[J]. Luca Boero,Mario Marchese,Fabio Patrone. 中国通信. 2018(08)
[3]Satellite Communications Integration with Terrestrial Networks[J]. Adam Kapovits,Marius-Iulian Corici,Ilie-Daniel Gheorghe-Pop,Anastasius Gavras,Frank Burkhardt,Thomas Schlichter,Stefan Covaci. 中国通信. 2018(08)
[4]Topology Discovery Sub-Layer for Integrated Terrestrial-Satellite Network Routing Schemes[J]. Zengyin Yang,Hewu Li,Qian Wu,Jianping Wu. 中国通信. 2018(06)
[5]Distributed Contact Plan Design for Multi-Layer Satellite-Terrestrial Network[J]. Wenfeng Shi,Deyun Gao,Huachun Zhou,Bohao Feng,Haifeng Li,Guanwen Li,Wei Quan. 中国通信. 2018(01)
[6]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)
[7]Dynamic channel reservation scheme based on priorities in LEO satellite systems[J]. Jian Zhou,Xiaoguo Ye,Yong Pan,Fu Xiao,Lijuan Sun. Journal of Systems Engineering and Electronics. 2015(01)
本文编号：3579270
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