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卫星通信网络跨层资源管理方法论文
【摘要】现阶段，全球的信息化以及网络化有着逐渐提高的需求，地面的通信网络已远远不能有效满足逐渐增加的多媒体通信方面的实际需求，通过卫星网络来高效及时的传输数据已经变为非常关键的一个解决方法。卫星通信技术的快速发展，这就造成卫星网络变为能够有效承载很多全新业务的一个重要载体，这就产生了跨层协议设计的相关思想。该设计方法对之前的分层协议结构的局限性进行了有效的打破，层和层间应该利用跨层交互信息来对网络性能进行有效的优化，有效提升无线网络资源的实际利用率。
【关键词】卫星通信网络；跨层资源管理；无线资源
众所周知，卫星通信系统当中频谱资源极其的宝贵，为了有效满足用户的相关需求，应该运用相对比较合理的无线资源管理的相关算法来进行有效的保障，该管理的具体目标是在相对比较有限的资源之下，为了对网络当中的用户终端有效提供业务质量方面的保障，最根本的出发点就是在网络的各种业务量的分布不是非常均匀、信道特性因为干扰以及衰弱而造成的起伏变化等相关的情况，对可以运用的资源进行灵活性的分配，进而对网络资源的利用率进行最大程度的提高。
一、对卫星通信系统跨层设计的思想进行分析
通常来讲，卫星通信系统的协议设计方式基本都是在开放系统互联（OSI）标准之上，一般情况下，OSI参考模型主要的目标是为了有效实现开放系统互联所构建的功能分层的模型，这为计算机的互联有效的提供了共同性的基础以及框架，进而为标准的兼容性以及一致性提供了一定的参考[1]。该模型已经在一定程度上有效提供了功能性结构以及概念性结构，该模型具体将计算机网络的结构分成了七层，分别是应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层以及物理层。这样进行划分存在着很大的优势，具体为：将相对比较类似的功能在同一层次上进行集中，进而对隔层当中的继承以及描述功能进行有效的完成，层与层之间的划分应该有效保证服务描述比较少，跨越边界的交互也应该相对比较少，各层之间的划分应该可以对接口标准提供一定的方便性[1]。在该模型当中，各个层所具有的功能都是相对比较独立的，也就是说，每一层都会对相对上一层进行服务。
二、对跨层资源管理优化目标进行分析
通常来讲，跨层资源管理的实际目标就是在相对比较有限的频谱资源之下来对业务的服务质量进行有效的提高。不同的服务质量需要对各协调层所具有的功能进行有效的协调，对业务提供满意的服务质量。服务质量能够在网络以及用户两角度来进行描述。站在用户角度，能够将其具体定义成：用户综合评价业务的服务满意的实际程度以及业务服务的性能。QoS表示网络能够提供给用户的实际服务质量，这些参数具体包含丢包率、吞吐量、传输延迟[1]。
第一，丢包率：指的主要是数据包在网络当中进行传输时所丢失的数据包和已经发送的数据包总数之间的比值。当网络发生拥塞或者链路发生干扰进而引起衰落时，会导致数据包的严重丢失。
第二，吞吐量：指的主要是网络当中数据包的传输速率，能够表示为峰值速率或者平均速率，取决于结点设备的端口速率以及链路速率，同时还包括网络的业务量实际状况。
第三，传输延迟：指的主要是在网络当中数据包从源端直接发送到目的端所经历的实际传输时间的具体间隔【2】。导致网络发生延迟的非常关键的原因包括：排队延迟、信道带宽、链路的速度延迟等等。卫星网络当中主要包含两种业务类型，分别是非实时业务以及实时业务，其中，非实时业务主要包含Web浏览、电邮业务以及FTP文件下载等等；实时业务主要包含视频点播、视频会议以及话音业务等[2]。通常来讲，实时业务对延迟非常的敏感，应该运用传输的信息数量来进行描述。一般存在着非常严格的数据包丢失方面的要求，然而，对于一次传输完成不存在时间方面的限制。总的来讲，卫星网络跨层资源管理方法的具体目标是按照应用层所能够承载实际业务的服务质量，在无线资源的相关限制之下，利用相对比较科学合理的对各层协议功能进行调整，在卫星网络环境的动态变化当中，来对业务的服务质量方面的要求进行有效的满足。
三、对卫星通信系统当中的无线资源管理存在的问题进行分析
通常来讲，卫星通信系统当中的无线资源的概念是非常广泛的，可以说频率、码字以及时间等。在任何一个角度，卫星通信系统在资源方面都是受到一定限制的，并且，随着卫星网络支持业务的迅速增加和服务质量要求的提高，这就造成卫星网络提供的服务提出了全新的要求。所以，怎样有效利用有限的无线资源来对逐渐进行增长的业务要求进行满足，已变成急需进行解决的一个问题[3]。无线资源管理是对卫星系统当中的空中接口资源进行调度以及规划。具体的目标是在相对比较有限的无线资源之下，为所有的用户都提供相对比较满意的服务质量。通常来讲，卫星效率资源极其的宝贵，怎样对其进行科学合理的分配，应该依靠无线资源管理算法。这类算法具体有：数据包调度、接入控制以及带宽分配等相关的技术。下面对这些技术进行具体的分析：
第一，接入控制：卫星网络的信道属于是相对比较开放的媒介，带宽资源也是受到了一定的限制，因此，所有的节点都需要利用竞争来发送数据。
第二，数据包的调度算法：卫星通信系统当中的很多全新业务的引入会造成上行路以及下行路线路当中业务量相差非常大，其中下行链路业务是主要的，具体的发展趋势相似于固定的因特网。为了能够有效的适用上面的趋势并对卫星系统当中的下行链路数据的传输速率以及频谱效率进行有效的提高，这就需要有效以及高速的调度算法来作为保证[3]。该算法的主要功能是当卫星包调度算法当中存在很多的业务队列时，根据哪种顺序来调度业务队列来有效保证服务质量。因为卫星信道的高误码率特性以及长延迟造成地面的无线网络当中相对比较常用的调度算法在卫星网络当中会产生性能方面的降低。
第三，带宽分配算法：该算法指的主要是在动态或者动态的资源分配的前提之下，将信道资源根据一定的方法向接入节点进行分配，保证节点能够传输数据【3】。现阶段，卫星网络的带宽分配算法主要有根据恒定的速率分配，在连接的初始阶段对传输速率进行有效的协商，在整个的连接过程当中来对速率维持不变。
四、结束语
综上所述，对于卫星网络无线资源管理方法当中的数据包调度、带宽分配以及接入控制等相关的问题进行了深入性的研究。对跨层设计的思想进行有效的结合并给出了全新的思路以及方法，给出全新的研究结论，为之后的研究提供依据。
参考文献
[1]周坡,曹志刚.基于网络效用的OFDM卫星移动通信系统呼叫接纳控制[J].宇航学报,2012,05:628-634.
[2]吕蓉,陆锐敏,曹志刚.一种用于宽带卫星通信网络的跨层星上缓存管理策略[J].解放军理工大学学报(自然科学版),2010,01:1-5.
[3]吕蓉,曹志刚.卫星ATM网络中跨层设计的星上缓存管理优化方案[J].宇航学报,2011,06:682-686+742.
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