基于业务预测的mf-tdma宽带卫星通信资源分配算法研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文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

2、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

3、，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I万方数据基于业

4、务预测的MF-TDMA宽带卫星通信资源分配算法研究ABSTRACTItisconvenientforsatellitetoprovidebroadbandmultimediaserviceinwhichterrestrialcommunicationnetworkcan’treach.Subjecttotheshortageofsatelliteresource,itisextremelyimportanttoutilizesatellitebandwidthefficiently.Thisthesisisaimed

5、atdesigningthealgorithmsofMF-TDMAbroadbandsatelliteresourcemanagementwithmaximizingutilizationofbandwidthtoensureQoS.Firstly,westudyself-similartrafficofbroadbandsatellitecommunication,andproposeanON-OFFmodelwiththreelayerstogenerateself-similartraffic.Theself-

6、similarityofthemodelisverifiedbythenatureofself-similarprocess.Secondly,wedoresearchontheCACalgorithms.AdynamicCACalgorithmbasedonbandwidthreservationisproposed.Thealgorithmconsistsofdynamicbandwidthallocationanddynamicbandwidthreservation.Indynamicbandwidthall

7、ocationpart,onthebasisofloadconditionandQoSbackoffcriterion,thesystemdynamicallyadjustsaccessbandwidthanddecideswhetherallowthenewconnectiontoaccessaccordingtothesatisfactiondegree.Indynamicbandwidthreservationpart,systemdynamicallyadjustsreservedbandwidthforhi

8、ghprioritytrafficbasedontheconnectionsallowedtoaccess.Simulationresultsshowthattheproposedalgorithmcanbalanceblockingrateandaccessbandwidthwithhighsatisfactiondegree.Meanwhi