基于预测动态带宽分配的卫星网络接入方法技术

本发明专利技术提供一种基于预测动态带宽分配的卫星网络接入方法，采用TCP协议3次握手方法，使用户自由接入，并采用预约的方式向卫星发送业务请求，卫星根据预约时隙数将用户分为不同的优先级，采用按需分配和自由分配相结合的方式进行初始分配，在初始分配后采用流量预测的方法，对下一帧流量进行预测，此后，卫星根据上一帧预测结果及时调整带宽分配方案，实现了动态带宽分配方案，提高卫星系统的资源利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于预测动态带宽分配的卫星网络接入方法，利用混沌流量预测的思想实现卫星动态带宽分配，提高信道利用率，属于卫星通信

技术介绍
卫星通信相比于其他的通信方式，具有通信距离远(比如利用静止卫星进行通信，其通信距离最大可以达到18000km)、覆盖面积大、通信频带宽、传输容量大、机动灵活、通信线路稳定可靠等优势。当前，无线通信技术日新月异，卫星通信、移动通信等技术处于高速发展阶段，上一代卫星网络所能承载的低速数据和话音业务已经不能满足这种不断扩大的需求，新一代卫星宽带通信成为了解决这一问题的基本应用方法。宽带卫星网络系统和很多卫星通信方式相比，最突出的优点在于一个卫星转发器可以为大范围内的众多用户提供实时接入，进行一点对多点的通信，那么多个用户应该如何共享有限的带宽，合理的利用通信资源，这就是宽带卫星通信必须考虑的问题。同时，现代通信网络数据业务传输速率更高，业务方式也逐渐的多样化，在有限的上下行带宽、功率和时延的情况下，如何在宽带卫星网络系统中为更多用户提供更好的服务，这是必然要解决的问题。在宽带卫星网络系统的实际应用中，用户何时发出数据，如何发送请求，采用哪种高效的帧结构，以及卫星如何分配请求数据保证用户的合理接入，都是接入协议应该考虑的问题。如今，网络通信系统规模扩大，实现方式也在不断复杂化，只有不断完善和改进用户多址接入协议才能实现应用中高效公平的通信过程。
技术实现思路
为解决现有技术存在的问题，本专利技术提供一种基于预测动态带宽分配的卫星网络接入方法，利用混沌流量预测的思想实现卫星动态带宽分配，提高信道利用率。本专利技术中，用户采用自由接入的方法接入卫星，采用预约的方式向卫星发送业务请求，卫星根据预约时隙数将用户分为不同的优先级，采用按需分配和自由分配相结合的方式进行初始分配，在初始分配后采用流量预测的方法，对下一帧流量进行预测，此后，卫星根据上一帧预测结果及时调整带宽分配方案。本专利技术通过接入、预约、分配、预测四个步骤实现卫星网络的多址接入协议，提高了整个卫星系统的资源利用率。本专利技术提供的基于预测动态带宽分配的卫星网络接入方法，包括以下步骤：步骤1：卫星在空间广播自己的标识号ID，终端将接收到的的卫星标识号ID信息和ON状态信息返回给相应卫星，ON状态信息表示当前用户终端有数据分组产生；步骤2：卫星收到终端发来的信息后，检测其中的标识号ID信息，如果标识号ID与自己的标识号ID匹配，则卫星分配请求时隙给终端，并将请求时隙信息发给终端；步骤3：终端成功接入后，向卫星发送请求，请求信息中包含用户队列长度，即终端排队分组数；步骤4：卫星按照终端排队分组数从大到小设置优先级号，并填入预约表和自由分配表；步骤5：卫星进行时隙初始化分配，即，终端首次接入卫星并发送预约请求后，卫星根据各终端排队分组数进行分配；初始化分配具体为：卫星计算按预约表分配后剩余时隙是否大于0，如果是，则按优先级为预约表分配时隙，分配完后为自由分配表轮询分配剩余时隙；否则，按照加权分配公式为预约表分配时隙，加权公式为： allocate i = d a t a _ n u m Σ i = 1 m r e q _ num i r e q _ num i , ]]>其中，allocatei表示终端i分配的时隙数，data_num表示总的数据时隙数，req_numi表示终端i预约数据时隙数，m表示当前有时隙请求的终端总数；步骤6：初始化分配的同时预测下一帧的终端时隙数，下一帧到达卫星时，卫星根据上一帧的预测结果调整时隙分配，并且在之后的每一帧中重复进行。时隙分配调整方案具体为：对于所有初始化分配时隙大于或者等于预测时隙的终端，进行如下配置： allocate i = pro i f r e e = Σ i = 1 m allocate i - pro i , ]]>然后，将总的空闲时隙数free再重新分配到初始化分配时隙小于预测时隙的终端，具体分配的数量为： allocate i = allocate i + f r e e × pro i - allocate i 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于预测动态带宽分配的卫星网络接入方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：卫星在空间广播自己的标识号ID，终端将接收到的的卫星标识号ID信息和ON状态信息发送给相应卫星，ON状态信息表示当前终端有数据分组产生；步骤2：卫星收到终端发来的信息后，检测其中的标识号ID信息，如果标识号ID与自己的标识号ID匹配，则卫星分配请求时隙给终端，并将请求时隙信息发给终端；步骤3：终端成功接入后，向卫星发送请求，请求信息中包含用户队列长度，即终端排队分组数；步骤4：卫星按照终端排队分组数从大到小设置优先级号，并填入预约表和自由分配表；步骤5：卫星进行时隙初始化分配，即，终端首次接入卫星并发送预约请求后，卫星根据各终端排队分组数进行分配；步骤6：初始化分配的同时预测下一帧的终端时隙数，下一帧到达卫星时，卫星根据上一帧的预测结果调整时隙分配，并且在之后的每一帧中重复进行。

【技术特征摘要】
1.一种基于预测动态带宽分配的卫星网络接入方法，其特征在于，包括以
下步骤：
步骤1：卫星在空间广播自己的标识号ID，终端将接收到的的卫星标识号
ID信息和ON状态信息发送给相应卫星，ON状态信息表示当前终端有数据分组
产生；
步骤2：卫星收到终端发来的信息后，检测其中的标识号ID信息，如果标
识号ID与自己的标识号ID匹配，则卫星分配请求时隙给终端，并将请求时隙
信息发给终端；
步骤3：终端成功接入后，向卫星发送请求，请求信息中包含用户队列长度，
即终端排队分组数；
步骤4：卫星按照终端排队分组数从大到小设置优先级号，并填入预约表和
自由分配表；
步骤5：卫星进行时隙初始化分配，即，终端首次接入卫星并发送预约请求
后，卫星根据各终端排队分组数进行分配；
步骤6：初始化分配的同时预测下一帧的终端时隙数，下一帧到达卫星时，
卫星根据上一帧的预测结果调整时隙分配，并且在之后的每一帧中重复进行。
2.如权利要求1所述的基于预测动态带宽分配的卫星网络接入方法，其特
征在于，初始化分配具体为：
卫星计算按预约表分配后剩余时隙是否大于0，如果是，则按优先级为预约
表分配时隙，分配完后为自由分配表轮询分配剩余时隙；否则，按照加权分配公
式为预约表分配时隙，加权公式为：
allocate i = d a t a _ n u m Σ i = 1 m r e q _ num i r e q _ num i , ]]>其中，allocatei表示终端i分配的时隙数，data_num表示总的数据时隙数，
req_numi表示终端i预约数据时隙数，m表示当前有时隙请求的终端总数。
3.如权利要求1所述的基于预测动态带宽分配的卫星网络接入方法，其特
征在于，所述步骤6中时隙分配调整方案具体为：
对于所有初始化分配时隙大于或者等于预测时隙的终端，进行如下配置：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙力娟，陈思雨，王汝传，韩崇，周剑，肖甫，郭剑，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32