【摘要】：物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,給人類的生活帶來了巨大的便利,基于衛(wèi)星星座的物聯(lián)網(wǎng)是通信發(fā)展的一個新方向,為地面物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)提供了補充的解決方案,可以在海洋及偏遠地區(qū)提供物聯(lián)網(wǎng)服務(wù),具有覆蓋范圍廣、建設(shè)成本較低、抗毀性強等優(yōu)點。在天基物聯(lián)網(wǎng)場景下,終端的數(shù)量巨大,數(shù)據(jù)具有占空比低特性,如果采用固定信道分配策略,將會帶來不必要的信令交互,大大降低信道利用率,同時增大了時延。針對天基物聯(lián)網(wǎng)的特點,必須設(shè)計合適的通信協(xié)議,包括應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層等。本文針對天基物聯(lián)網(wǎng)的特點,分析已有的地面廣域網(wǎng)和衛(wèi)星通信技術(shù),提出一種適用于低軌衛(wèi)星星座的物聯(lián)網(wǎng)接入層協(xié)議棧設(shè)計。首先,在協(xié)議設(shè)計中采用了增強型擴頻ALOHA技術(shù),終端異步接入,不需要分配固定信道,同時提高了抗干擾能力,降低了終端低功耗的要求。在協(xié)議設(shè)計中給出了空口協(xié)議棧的信道映射方案,設(shè)計了終端隨機接入策略,在保證安全性的前提下,降低了信令交互次數(shù)。為減少時延,降低對地面網(wǎng)絡(luò)的依賴,提出了鑒權(quán)信息星上存儲及星上鑒權(quán)的方案。另一方面,為避免終端多次鑒權(quán),考慮到衛(wèi)星的移動性,設(shè)計了UE上下文存儲在信關(guān)站,多次上報僅需一次鑒權(quán)的方案。最后,基于開源的NS3離散事件仿真平臺,對協(xié)議的軟件實現(xiàn)進行設(shè)計和開發(fā),完成了包括物理抽象層、數(shù)據(jù)鏈路層、RRC層等部分,實現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收功能,以及調(diào)度、尋呼、負載控制等基礎(chǔ)功能開發(fā)。該仿真程序可用于協(xié)議設(shè)計方案的驗證,可基于此對相關(guān)協(xié)議算法進行分析改進。
【圖文】：

ＥＴＳＩ標準化的Ｓ波段衛(wèi)星移動廣播系統(tǒng)（Ｓ－ＭＩＭ）重用了邋３ＧＰＰ邋ＷＣＤＭＡ和逡逑Ｓ－ＵＭＴＳ的組件，依賴標準化移動廣播電臺接口，如ＤＶＢ－ＳＨ，使用交互式服務(wù)逡逑輔助移動廣播系統(tǒng)，也提供一般的Ｍ２Ｍ服務(wù)。其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖１－１所示，在Ｓ逡逑波段內(nèi)，移動衛(wèi)星服務(wù)（ＭＳＳ）頻帶的上行鏈路和下行鏈路可以進行雙向傳輸，，逡逑同時該頻帶也可用于地面互補分量（ＣＧＣ）。逡逑Ｖａｎｄ衛(wèi)星逡逑／ｉ邐衛(wèi)星前向和逡逑＾鏈路逡逑Ｋ；廣邐｜逡逑夕邋＼邐Ｓ－Ｂａｎｄ戶外逡逑（Ｍ）逡逑服務(wù)平臺環(huán)境邐ｍ邐５５逡逑地面中心邐地面補充部分邐室內(nèi)｜邋■逡逑圖１－１邋Ｓ－ＭＩＭ網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)逡逑在返回鏈路上，Ｓ－ＭＩＭ無線接口根據(jù)所需提供的服務(wù)有兩個，一個是用于逡逑衛(wèi)星和ＣＧＣ的使用增強擴頻Ａｌｏｈａ邋（Ｅ－ＳＳＡ）的異步隨機接入，另一個是僅用于逡逑２逡逑

層、ＲＲＣ層、應(yīng)用層等部分，能夠?qū)崿F(xiàn)廣播、資源調(diào)度、信道復(fù)用、負載控制、逡逑隨機接入、重傳等功能，要實現(xiàn)這些功能模塊，就必須了解ＮＳ３的實現(xiàn)原理，及逡逑軟件組織結(jié)構(gòu)，ＮＳ３平臺的組成如圖２－１所示，圖中每個模塊只依賴它下面的模逡逑塊，最底層是模擬器的核心部分，包括屬性系統(tǒng)、智能指針、Ｔｒａｃｉｎｇ系統(tǒng)、曰志逡逑系統(tǒng)、事件調(diào)度器等。網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)包是網(wǎng)絡(luò)模塊中實現(xiàn)的基本對象。核心和網(wǎng)逡逑絡(luò)模塊的目的是為不同的網(wǎng)絡(luò)提供通用的服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)層上的模塊主要為不同的網(wǎng)逡逑５逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TN929.5;TP391.44

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本文編號：2617395