基于流量预测的GEO卫星信道分配策略研究

摘要

GEO卫星网络作为地面网络的补充和延伸，是空天地一体化卫星网络系统的主要组成部分。GEO卫星流量具有自相似性并且卫星的信道资源有限，如果不能在有限资源下进行准确的流量预测，并在此基础上进行合理的信道分配来降低业务阻塞率，保证语音业务、流媒体业务和数据业务连接卫星的可靠性，那么会导致大规模的连接中断，整个卫星网络效用变低，甚至系统崩溃。因此要面向GEO卫星通信系统研究准确合理的流量预测算法以及合理的信道分配策略，满足业务的信道需求，保证业务效用。
　　本研究主要内容包括：⑴对现有的卫星网络流量预测算法进行了论述，分析了GEO卫星流量的特点以及预测的基本方法。针对卫星流量具有自相似性、非线性与周期性，提出了一种基于组合ARIMA和灰色预测模型的流量预测算法，运用组合ARIMA和灰色模型对GEO卫星网络的流量进行预测，采用训练数据对模型进行权重训练，得出最终的组合预测模型，然后把测试数据输入模型，得出实验结果。仿真实验结果表明，相比于单一模型，组合ARIMA和灰色预测模型具有更高的准确性。⑵对现有的信道分配策略：基于预测模型的信道分配策略、基于业务优先级的信道分配策略和基于效用的信道分配策略，分析并总结了他们的特点。在流量预测的基础上，提出了基于效用最大化的GEO卫星信道分配策略，首先计算各类业务的接入概率，确定接入模型。然后运用效用最大化模型计算出各业务所分配的信道资源，实现效用最大化。仿真结果表明，针对GEO卫星网络信道资源分配问题，本文所提策略能够在降低业务接入阻塞率的同时，使得业务效用最大化，提高卫星整体满意度。

目录

声明

专用术语注释表

第一章 绪论

1.1 课题背景

1.2 课题来源及本人工作

1.3 论文结构和安排

第二章 GEO卫星通信概述

2.1 GEO卫星通信

2.2 GEO卫星移动通信系统

2.3 GEO卫星通信关键技术

2.4 本章小结

第三章 GEO卫星流量预测与信道分配研究现状

3.1 网络流量预测研究现状

3.2 信道分配研究现状

3.3 研究现状分析

3.4 本章小结

第四章 基于组合ARIMA和灰色模型的GEO卫星流量预测算法研究

4.1 基于ARIMA模型的GEO卫星流量预测

4.2 基于灰色模型的GEO卫星流量预测

4.3 权重组合计算

4.4 仿真结果分析

4.5 本章小结

第五章 基于效用最大化的GEO卫星信道分配策略研究

5.1 基于流量预测的各业务接入概率

5.2 基于效用最大化的GEO卫星信道分配策略研究

5.3 基于流量预测的GEO卫星信道分配策略研究

5.4 仿真结果分析

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间申请的专利

致谢