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衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)跨層資源管理方法論文
【摘要】現(xiàn)階段，全球的信息化以及網(wǎng)絡(luò)化有著逐漸提高的需求，地面的通信網(wǎng)絡(luò)已遠遠不能有效滿足逐漸增加的多媒體通信方面的實際需求，通過衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)來高效及時的傳輸數(shù)據(jù)已經(jīng)變?yōu)榉浅ｊP(guān)鍵的一個解決方法。衛(wèi)星通信技術(shù)的快速發(fā)展，這就造成衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)變?yōu)槟軌蛴行С休d很多全新業(yè)務(wù)的一個重要載體，這就產(chǎn)生了跨層協(xié)議設(shè)計的相關(guān)思想。該設(shè)計方法對之前的分層協(xié)議結(jié)構(gòu)的局限性進行了有效的打破，層和層間應(yīng)該利用跨層交互信息來對網(wǎng)絡(luò)性能進行有效的優(yōu)化，有效提升無線網(wǎng)絡(luò)資源的實際利用率。
【關(guān)鍵詞】衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)；跨層資源管理；無線資源
眾所周知，衛(wèi)星通信系統(tǒng)當中頻譜資源極其的寶貴，為了有效滿足用戶的相關(guān)需求，應(yīng)該運用相對比較合理的無線資源管理的相關(guān)算法來進行有效的保障，該管理的具體目標是在相對比較有限的資源之下，為了對網(wǎng)絡(luò)當中的用戶終端有效提供業(yè)務(wù)質(zhì)量方面的保障，最根本的出發(fā)點就是在網(wǎng)絡(luò)的各種業(yè)務(wù)量的分布不是非常均勻、信道特性因為干擾以及衰弱而造成的起伏變化等相關(guān)的情況，對可以運用的資源進行靈活性的分配，進而對網(wǎng)絡(luò)資源的利用率進行最大程度的提高。
一、對衛(wèi)星通信系統(tǒng)跨層設(shè)計的思想進行分析
通常來講，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的協(xié)議設(shè)計方式基本都是在開放系統(tǒng)互聯(lián)（OSI）標準之上，一般情況下，OSI參考模型主要的目標是為了有效實現(xiàn)開放系統(tǒng)互聯(lián)所構(gòu)建的功能分層的模型，這為計算機的互聯(lián)有效的提供了共同性的基礎(chǔ)以及框架，進而為標準的兼容性以及一致性提供了一定的參考[1]。該模型已經(jīng)在一定程度上有效提供了功能性結(jié)構(gòu)以及概念性結(jié)構(gòu)，該模型具體將計算機網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)分成了七層，分別是應(yīng)用層、表示層、會話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層以及物理層。這樣進行劃分存在著很大的優(yōu)勢，具體為：將相對比較類似的功能在同一層次上進行集中，進而對隔層當中的繼承以及描述功能進行有效的完成，層與層之間的劃分應(yīng)該有效保證服務(wù)描述比較少，跨越邊界的交互也應(yīng)該相對比較少，各層之間的劃分應(yīng)該可以對接口標準提供一定的方便性[1]。在該模型當中，各個層所具有的功能都是相對比較獨立的，也就是說，每一層都會對相對上一層進行服務(wù)。
二、對跨層資源管理優(yōu)化目標進行分析
通常來講，跨層資源管理的實際目標就是在相對比較有限的頻譜資源之下來對業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量進行有效的提高。不同的服務(wù)質(zhì)量需要對各協(xié)調(diào)層所具有的功能進行有效的協(xié)調(diào)，對業(yè)務(wù)提供滿意的服務(wù)質(zhì)量。服務(wù)質(zhì)量能夠在網(wǎng)絡(luò)以及用戶兩角度來進行描述。站在用戶角度，能夠?qū)⑵渚唧w定義成：用戶綜合評價業(yè)務(wù)的服務(wù)滿意的實際程度以及業(yè)務(wù)服務(wù)的性能。QoS表示網(wǎng)絡(luò)能夠提供給用戶的實際服務(wù)質(zhì)量，這些參數(shù)具體包含丟包率、吞吐量、傳輸延遲[1]。
第一，丟包率：指的主要是數(shù)據(jù)包在網(wǎng)絡(luò)當中進行傳輸時所丟失的數(shù)據(jù)包和已經(jīng)發(fā)送的數(shù)據(jù)包總數(shù)之間的比值。當網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁塞或者鏈路發(fā)生干擾進而引起衰落時，會導(dǎo)致數(shù)據(jù)包的嚴重丟失。
第二，吞吐量：指的主要是網(wǎng)絡(luò)當中數(shù)據(jù)包的傳輸速率，能夠表示為峰值速率或者平均速率，取決于結(jié)點設(shè)備的端口速率以及鏈路速率，同時還包括網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)量實際狀況。
第三，傳輸延遲：指的主要是在網(wǎng)絡(luò)當中數(shù)據(jù)包從源端直接發(fā)送到目的端所經(jīng)歷的實際傳輸時間的具體間隔【2】。導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)發(fā)生延遲的非常關(guān)鍵的原因包括：排隊延遲、信道帶寬、鏈路的速度延遲等等。衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)當中主要包含兩種業(yè)務(wù)類型，分別是非實時業(yè)務(wù)以及實時業(yè)務(wù)，其中，非實時業(yè)務(wù)主要包含Web瀏覽、電郵業(yè)務(wù)以及FTP文件下載等等；實時業(yè)務(wù)主要包含視頻點播、視頻會議以及話音業(yè)務(wù)等[2]。通常來講，實時業(yè)務(wù)對延遲非常的敏感，應(yīng)該運用傳輸?shù)男畔?shù)量來進行描述。一般存在著非常嚴格的數(shù)據(jù)包丟失方面的要求，然而，對于一次傳輸完成不存在時間方面的限制。總的來講，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)跨層資源管理方法的具體目標是按照應(yīng)用層所能夠承載實際業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量，在無線資源的相關(guān)限制之下，利用相對比較科學合理的對各層協(xié)議功能進行調(diào)整，在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的動態(tài)變化當中，來對業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量方面的要求進行有效的滿足。
三、對衛(wèi)星通信系統(tǒng)當中的無線資源管理存在的問題進行分析
通常來講，衛(wèi)星通信系統(tǒng)當中的無線資源的概念是非常廣泛的，可以說頻率、碼字以及時間等。在任何一個角度，衛(wèi)星通信系統(tǒng)在資源方面都是受到一定限制的，并且，隨著衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)支持業(yè)務(wù)的迅速增加和服務(wù)質(zhì)量要求的提高，這就造成衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)提供的服務(wù)提出了全新的要求。所以，怎樣有效利用有限的無線資源來對逐漸進行增長的業(yè)務(wù)要求進行滿足，已變成急需進行解決的一個問題[3]。無線資源管理是對衛(wèi)星系統(tǒng)當中的空中接口資源進行調(diào)度以及規(guī)劃。具體的目標是在相對比較有限的無線資源之下，為所有的用戶都提供相對比較滿意的服務(wù)質(zhì)量。通常來講，衛(wèi)星效率資源極其的寶貴，怎樣對其進行科學合理的分配，應(yīng)該依靠無線資源管理算法。這類算法具體有：數(shù)據(jù)包調(diào)度、接入控制以及帶寬分配等相關(guān)的技術(shù)。下面對這些技術(shù)進行具體的分析：
第一，接入控制：衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的信道屬于是相對比較開放的媒介，帶寬資源也是受到了一定的限制，因此，所有的節(jié)點都需要利用競爭來發(fā)送數(shù)據(jù)。
第二，數(shù)據(jù)包的調(diào)度算法：衛(wèi)星通信系統(tǒng)當中的很多全新業(yè)務(wù)的引入會造成上行路以及下行路線路當中業(yè)務(wù)量相差非常大，其中下行鏈路業(yè)務(wù)是主要的，具體的發(fā)展趨勢相似于固定的因特網(wǎng)。為了能夠有效的適用上面的趨勢并對衛(wèi)星系統(tǒng)當中的下行鏈路數(shù)據(jù)的傳輸速率以及頻譜效率進行有效的提高，這就需要有效以及高速的調(diào)度算法來作為保證[3]。該算法的主要功能是當衛(wèi)星包調(diào)度算法當中存在很多的業(yè)務(wù)隊列時，根據(jù)哪種順序來調(diào)度業(yè)務(wù)隊列來有效保證服務(wù)質(zhì)量。因為衛(wèi)星信道的高誤碼率特性以及長延遲造成地面的無線網(wǎng)絡(luò)當中相對比較常用的調(diào)度算法在衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)當中會產(chǎn)生性能方面的降低。
第三，帶寬分配算法：該算法指的主要是在動態(tài)或者動態(tài)的資源分配的前提之下，將信道資源根據(jù)一定的方法向接入節(jié)點進行分配，保證節(jié)點能夠傳輸數(shù)據(jù)【3】。現(xiàn)階段，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)的帶寬分配算法主要有根據(jù)恒定的速率分配，在連接的初始階段對傳輸速率進行有效的協(xié)商，在整個的連接過程當中來對速率維持不變。
四、結(jié)束語
綜上所述，對于衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)無線資源管理方法當中的數(shù)據(jù)包調(diào)度、帶寬分配以及接入控制等相關(guān)的問題進行了深入性的研究。對跨層設(shè)計的思想進行有效的結(jié)合并給出了全新的思路以及方法，給出全新的研究結(jié)論，為之后的研究提供依據(jù)。
參考文獻
[1]周坡,曹志剛.基于網(wǎng)絡(luò)效用的OFDM衛(wèi)星移動通信系統(tǒng)呼叫接納控制[J].宇航學報,2012,05:628-634.
[2]呂蓉,陸銳敏,曹志剛.一種用于寬帶衛(wèi)星通信網(wǎng)絡(luò)的跨層星上緩存管理策略[J].解放軍理工大學學報(自然科學版),2010,01:1-5.
[3]呂蓉,曹志剛.衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡(luò)中跨層設(shè)計的星上緩存管理優(yōu)化方案[J].宇航學報,2011,06:682-686+742.
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