[发明专利]一种适用于低轨卫星网络的信道动态预留分配方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种面向卫星网络通信系统的信道动态预留分配方法，具体是一种适用于低轨卫星移动通信网络结构中面向混合多业务应用的信道动态预留分配策略，属于卫星通信技术领域。

背景技术

地面蜂窝移动通信系统的通信离不开地面基站，其通信范围受到地面因素的限制。随着科技的不断进步和通信技术的快速发展，人们对通信质量和通信覆盖范围也提出了更高的要求。卫星通信的发展使得全球无缝连接通信成为可能。自二十世纪六十年代卫星被用于提供无线通信服务以来，卫星通信在通信领域中的地位不断提高，极大地扩展了陆地移动通信系统地理覆盖和业务覆盖的范围，可以为空中、海面和复杂地理结构这些地面蜂窝移动通信系统覆盖受限的区域内的各种移动终端提供服务。不难预测，二十一世纪卫星通信在社会进步和人类文明方面将发挥其更加重要的作用，特别是卫星通信在自然灾害预测、预防和军事应用中有着不可估量的前景。

在复杂的、高实时性的军事应用场景中，存在大量用户并发接入的情况。卫星通信网络在当今的军事通信中发挥着举足轻重的作用，其覆盖范围广、接入灵活，在当代战争中担负着连接战略网与战术网以及连接战术网与战术网的重要使命。但由于目前技术和成本的限制，卫星通信网络提供的信道资源尚不能与地面固定网络相比，因此对于卫星通信网来说，一个关键的问题就是在有限的信道资源下如何为尽可能多的用户提供比较可靠的服务。

信道分配问题是无线资源管理中的重要组成部分，是一种保证服务质量和信道利用率的重要机制。在高动态的卫星通信网络环境下，用来保障小区间切换呼叫的续接以及决定是否允许一个新呼叫的接入。接受或拒绝一个切换呼叫或新呼叫需考虑如下因素：(1)、是否有足够信道资源保证切换呼叫服务质量。(2)、尽可能满足新呼叫的服务要求。如果不能满足呼叫用户的请求，呼叫请求将被阻塞。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种适用于低轨卫星网络的信道动态预留分配方法。在以低轨卫星作为接入方式的卫星通信网络环境中，由于低轨卫星高速运动所造成的地面移动终端频繁的切换，卫星资源有限以及混合多媒体业务实时性要求高等问题，可靠而合理的信道分配成为了解决诸多问题的关键。因此，有必要将这种信道动态预留分配技术引入到地面-低轨卫星这样结构的网络通信系统中，这样可以有效的降低切换阻塞率和新呼叫阻塞率，保证各业务的服务质量以及提高信道利用率。

技术方案：低轨卫星移动通信网络体系结构包含两层次：低轨卫星层和地面终端层，地面终端层包括各种用户终端（终端可以分为固定终端、移动终端，而移动终端又分为手持终端、车载终端、船载终端、机载终端等。）和管理站（信关站（也称为固定地球站FES）、网络控制中心（NCC）和卫星控制中心（SCC））。低轨卫星层之间固定的卫星星座构成，采用星际链路ISL或轨间链路IOL直接连接。其体系结构如图1所示。

用户在进行通信的初始阶段首先要发起呼叫请求，就是向低轨卫星所覆盖的卫星脚印下的某个覆盖终端的波束小区发出请求。当卫星收到该波束小区中的用户请求时，需要对该波束小区进行检测查询，查看该用户的业务请求是否有足够的信道资源为其分配。如果有资源则会为其按照相应的条件进行分配。当卫星收到来自其他波束小区的切换请求时，卫星同样对其业务类型进行判断，查询是否有足够资源，有则为其分配相应信道，无则阻塞或放入缓冲队列中。

适用于此低轨卫星移动通信网络结构中的信道分配策略是一种基于动态信道预留的信道分配策略。其基本原理是，按照目前3G通信系统中所承载的业务类型，将此卫星通信系统中的业务类型分为4类：实时（RT）会话业务、RT流、交互式尽力而为（BE）业务、后台BE业务，其3G业务类型及应用如下表所示。

实时（RT）会话业务对时延的要求最高，RT流次之，其余两种基本没有对时延的要求，对数据误码率要求很高，允许传输速率在较大的动态范围内变化。根据各类业务的特点，优先级按照如下顺序依次降低：实时（RT）会话业务、RT流、交互式尽力而为（BE）业务、后台BE业务。其中我们可以把实时（RT）会话业务、RT流定位为实时业务类型，而交互式尽力而为（BE）业务、后台BE业务定位为非实时业务类型。实时业务对非实时业务具有抢占权限，被抢占的业务将会被放入缓冲队列中等待调度。这样可以保证高优先级业务充分的QoS保障，另外我们定义实时切换业务的优先级要比新呼叫优先级高，而非实时切换业务与非实时新呼叫业务有相同的等级，其信道分配模型如图3所示。