本文關(guān)鍵詞：跨層交互控制和基于效用的星地鏈路帶寬分配研究

  更多相關(guān)文章： 衛(wèi)星通信 跨層交互控制 帶寬分配 效用函數(shù) 鏈路切換

【摘要】：隨著衛(wèi)星通信的應(yīng)用日益廣泛,接入衛(wèi)星的用戶(hù)數(shù)和業(yè)務(wù)種類(lèi)不斷增多,這些都對(duì)衛(wèi)星通信系統(tǒng)提出了新的挑戰(zhàn)。高效利用稀缺的帶寬資源為日益增多的用戶(hù)提供滿(mǎn)意的服務(wù)質(zhì)量,已成為衛(wèi)星通信中必須解決的問(wèn)題。然而,由于饋電鏈路的時(shí)變性、帶寬資源的稀缺性以及用戶(hù)業(yè)務(wù)需求之間的差異性等因素,導(dǎo)致衛(wèi)星通信的帶寬分配日益艱難。針對(duì)這些問(wèn)題,本文從跨層交互控制和基于效用函數(shù)的帶寬分配兩方面進(jìn)行研究。為改善無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)分層協(xié)議的不足,通過(guò)引入?yún)f(xié)調(diào)層以增加協(xié)議棧靈活性和利用分層結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)。針對(duì)四種跨層交互消息,舉例說(shuō)明其在帶寬分配場(chǎng)景中的應(yīng)用,設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的消息格式,并給出跨層控制消息的工作流程。所設(shè)計(jì)的跨層控制機(jī)制的優(yōu)勢(shì)是:1)用戶(hù)通過(guò)跨層信息的交互可知信道狀態(tài),并據(jù)此發(fā)出帶寬申請(qǐng),以避免在信道狀況很差時(shí)的資源申請(qǐng);2)當(dāng)發(fā)生激光/微波鏈路切換事件而導(dǎo)致饋電鏈路帶寬大幅變化時(shí),用戶(hù)可通過(guò)節(jié)點(diǎn)間跨層事件消息的交互得到通知。本文研究基于效用函數(shù)的星地鏈路帶寬分配,使用效用函數(shù)對(duì)用戶(hù)業(yè)務(wù)特性進(jìn)行定量描述,將系統(tǒng)效用值設(shè)置為所有業(yè)務(wù)效用值之和,建立以系統(tǒng)效用最大化為目標(biāo)的帶寬分配模型。針對(duì)不同的效用函數(shù)形式,采用不同的方法對(duì)模型進(jìn)行求解。當(dāng)采用較簡(jiǎn)單的線(xiàn)性效用函數(shù)時(shí),直接對(duì)模型進(jìn)行求解,所得帶寬分配方案等價(jià)于優(yōu)先級(jí)方案;當(dāng)采用更適于描述業(yè)務(wù)特性的類(lèi)S型效用函數(shù)時(shí),使用迭代法可給出最優(yōu)的帶寬分配方案,通過(guò)選擇合適的步長(zhǎng),對(duì)帶寬變化不敏感的用戶(hù)業(yè)務(wù)依次進(jìn)行帶寬調(diào)整。這種方法復(fù)雜度較高,難以用于計(jì)算能力受限的衛(wèi)星通信系統(tǒng),因此我們給出了近似求解的方法,通過(guò)對(duì)效用函數(shù)求導(dǎo),根據(jù)其導(dǎo)函數(shù)的特性選擇合適的邊界值,將特定類(lèi)型業(yè)務(wù)的帶寬首先調(diào)整到此邊界值,得出一種更簡(jiǎn)單的帶寬分配方案。此外,在星地鏈路發(fā)生激光/微波切換時(shí),鏈路容量一般會(huì)大幅改變,需要為用戶(hù)重新分配帶寬資源。我們將所得的帶寬分配方案應(yīng)用于鏈路切換場(chǎng)景下的帶寬重分配,以充分利用帶寬資源并提供更好的服務(wù)質(zhì)量。最后,實(shí)現(xiàn)所提帶寬分配方案的仿真程序,以完成其性能評(píng)估。結(jié)果表明,簡(jiǎn)化后的帶寬分配方案在復(fù)雜度明顯降低的同時(shí),可使效用值達(dá)到近似最大化。本文給出的模型及其求解方法,對(duì)其它基于效用的資源分配問(wèn)題有一定的參考性,以簡(jiǎn)化資源分配方案。
【關(guān)鍵詞】：衛(wèi)星通信 跨層交互控制 帶寬分配 效用函數(shù) 鏈路切換
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN927.2
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符號(hào)對(duì)照表11-12
• 縮略語(yǔ)對(duì)照表12-15
• 第一章 緒論15-23
• 1.1 研究背景和意義15-16
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.1 跨層交互16-17
• 1.2.2 衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的資源分配17-20
• 1.3 內(nèi)容及章節(jié)安排20-23
• 第二章 跨層交互和衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)資源分配的基本原理23-35
• 2.1 跨層設(shè)計(jì)概述23-29
• 2.1.1 網(wǎng)絡(luò)分層與跨層23-24
• 2.1.2 跨層設(shè)計(jì)分類(lèi)24-26
• 2.1.3 跨層信息傳遞方式26-29
• 2.2 衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的資源分配29-33
• 2.2.1 資源分配概述29
• 2.2.2 帶寬分配方案29-33
• 2.3 跨層交互控制和星地帶寬分配的研究狀況33-35
• 第三章 衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的跨層交互控制設(shè)計(jì)35-43
• 3.1 跨層交互控制的功能35-36
• 3.2 跨層交互控制的消息格式設(shè)計(jì)36-40
• 3.3 跨層交互與星地鏈路帶寬分配流程40-41
• 3.4 小結(jié)41-43
• 第四章 基于效用函數(shù)的星地鏈路帶寬分配43-59
• 4.1 基于效用函數(shù)的星地鏈路帶寬分配模型43-44
• 4.2 模型求解44-55
• 4.2.1 線(xiàn)性效用函數(shù)44-47
• 4.2.2 類(lèi)S型效用函數(shù)47-52
• 4.2.3 求解方法總結(jié)與推廣52-55
• 4.3 星地鏈路切換時(shí)的帶寬分配55-57
• 4.3.1 線(xiàn)性效用函數(shù)55-56
• 4.3.2 類(lèi)S型效用函數(shù)56-57
• 4.4 小結(jié)57-59
• 第五章 仿真及其結(jié)果分析59-67
• 5.1 仿真目標(biāo)59
• 5.2 仿真程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)59-60
• 5.3 仿真結(jié)果及分析60-66
• 5.4 小結(jié)66-67
• 第六章 結(jié)束語(yǔ)67-69
• 參考文獻(xiàn)69-74
• 致謝74-76
• 作者簡(jiǎn)介76-77

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本文編號(hào)：1016155