混合卫星网络接入选择算法研究

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近年来,随着卫星通信技术的快速发展,卫星固定通信系统、卫星移动通信系统、数字多媒体广播和卫星宽带通信系统的应用也日益广泛,卫星通信系统呈现出异构化和多样化的发展趋势。在多个不同轨道、多个不同体制的混合卫星网络覆盖下,用户如何根据自身业务特点和网络特点,选择收益最高的链接,已经成为近年来的研究热点。本文从混合卫星网络资源管理的角度出发,主要研究混合卫星网络下接入过程中的网络选择问题:首先,分析了混合卫星网络的网络架构,包括基于网络层的互联互通和基于物理层实现空中接口的互联互通。对比了三种管理结构集中式管理、分布式管理、分级式管理的优缺点,并主要对集中控制下的分布式通用无线资源管理的系统结构进行研究。最后分析了混合卫星网络接入选择控制方式,比较了用户端决策、网络端决策和用户与网络端联合决策的优缺点。其次,为了解决在混合卫星网络中应用层次分析法存在的主观随意性强的问题,提出了联合层次分析法和熵权法的群组决策算法,现有的基于判决矩阵的群组决策算法计算复杂度高并需要进行一致性检验。为解决这一问题本章提出了基于权重向量的群组决策算法,仿真结果表明所提出方法相比于层次分析法能够将业务从繁忙系统中进行一定的分流,降低繁忙系统的压力,均衡系统负载;相比于基于判决矩阵的群组决策算法,该算法能较好的满足用户QoS需求,是在用户QoS需求与网络负载均衡情况之间的一个较好折衷。最后,结合混合卫星网络的分布式特点,应用匹配博弈方法研究了混合卫星网络接入选择问题,首先根据每个网络能够提供的服务和用户所需要服务之间的关系定义了网络端和用户端的满意度函数。然后根据满意度构造了网络端和用户端的优先级队列,开始博弈过程。接着对匹配博弈窗口大小对用户平均满意度和网络平均满意度进行了研究。为使得网络整体满意度最高,提出了最优匹配窗口和动态匹配窗口两个策略,仿真结果表明,选择最优的匹配窗口或采用动态匹配窗口都可以改善系统满意度,最优匹配窗口的性能稍好于动态匹配窗口,但其可实现性不如动态匹配窗口。
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