[发明专利]一种基于SDN的低轨卫星物联网信道资源动态分配方法

权利要求书

1.一种基于SDN的低轨卫星物联网信道资源动态分配方法，其特征在于：包括接入匹配流表计算、卫星信道资源动态分配、接入控制辅助的随机接入三个部分，具体步骤如下：

(1)接入匹配流表计算：对某终端目标区域内的所有可见卫星，地面控制器计算各卫星星下点坐标与该终端坐标在地理网格上的距离，选择距离最近的一颗卫星作为该终端的接入卫星，该终端向接入卫星发送接入业务；

(2)卫星信道资源动态分配：接入卫星的卫星控制器根据业务优先级、业务数量、可用前导码资源数目和最低接入成功率为接入业务动态划分信道资源，在确保其他接入业务的最低接入成功率的同时，最大化最高业务优先级接入业务的接入成功率，包括如下步骤：

(2.1)卫星控制器统计当前时刻接入业务中各业务优先级的业务数量N_i,j,n，N_i,j,n表示卫星n在时隙j接入业务优先级为i的业务数量，i＝1表示最高业务优先级，i越大业务优先级越低，1≤i≤K，K表示总优先等级数；

(2.2)计算分配给除最高业务优先级接入业务的其他接入业务的可用前导码资源数目R_i,j,n，i≠1，以满足其他接入业务的最低接入成功率限制，R_i,j,n表示卫星n在时隙j分配给业务优先级为i的可用前导码资源数量；

(2.3)计算分配给最高业务优先级接入业务的可用前导码资源数目R_1,j,n，R_j,n表示卫星n在时隙j可用前导码资源数量；

(2.4)计算最高业务优先级接入业务的接入成功率P_1,j,n，P_1,j,n表示最高业务优先级接入业务随机选择R_1,j,n中任一可用前导码资源并成功接入的概率；

(3)接入控制辅助的随机接入：该终端根据划分的信道资源，进行竞争随机接入卫星。

2.根据权利要求1所述的基于SDN的低轨卫星物联网信道资源动态分配方法，其特征在于：所述步骤(1)，具体包括如下步骤：

(1.1)记终端m的目标区域内的所有可见卫星的总数为N，采用网格分析法对目标区域进行地理网格划分；

(1.2)卫星n根据其星下点坐标(Lon_n,Lat_n)计算其在地理网格上的坐标(n₁,n₂)，ΔLat和ΔLon为地理网格的划分精度；

(1.3)确定终端m在地理网格上的坐标(m₁,m₂)；

(1.4)计算终端m与卫星n之间的距离C(m,n)＝max(s₁,s₂)，s₁＝|n₁-m₁|，s₂＝|n₂-m₂|，C(m,n)值越大表示卫星n与终端m的距离越远，终端m接入卫星n的可能性越低，max()是求最大值函数；

(1.5)对所有N颗卫星，计算终端m选择卫星s作为接入卫星，min()是求最小值函数，是求最小值所对应的卫星序号。

3.根据权利要求1所述的基于SDN的低轨卫星物联网信道资源动态分配方法，其特征在于：所述步骤(2.2)中，计算接入业务的接入成功率为P_i,j,n：

P_i,j,n≥p_i,j,n

其中：P_i,j,n表示业务优先级为i的接入业务随机选择R_i,j,n中任一可用前导码资源并成功接入的概率，p_i,j,n表示业务优先级为i的接入业务随机选择R_i,j,n中任一可用前导码资源并成功接入的最低概率限制。

4.根据权利要求1所述的基于SDN的低轨卫星物联网信道资源动态分配方法，其特征在于：所述步骤(3)中，接入控制辅助的随机接入包括如下步骤：

(3.1)在一个接入时隙内，卫星控制器将各自对应的可用前导码资源广播给其覆盖区内的所有终端，进入步骤(3.2)；

(3.2)终端从所有接收到的可用前导码资源中随机选择一个可用前导码资源，向其对应的卫星发送业务的随机接入请求；

(3.3)卫星控制器判断随机接入请求的数量是否超过阈值：若不超过，卫星控制器给所有终端发送随机接入响应；若超过，卫星控制器只给阈值数量内的终端发送随机接入响应；进入步骤(3.4)；

(3.4)终端根据接收到的随机接入响应，进行业务数据传输。