同步軌道衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡媒體接入控制協(xié)議研究.pdf

1、ATM(異步傳輸模式)技術作為寬帶綜合業(yè)務數(shù)字網(wǎng)、因特網(wǎng)以及其他傳輸技術的核心基礎，實行靈活的業(yè)務管理、按需分配帶寬并兼容現(xiàn)有的通信協(xié)議，可以快速提供具有服務質量擔保的語音、視頻和數(shù)據(jù)傳輸。衛(wèi)星具有廣播及多播功能，實施靈活帶寬分配，通信覆蓋面廣，能快速部署，可進行多點對多點間通信。 近年來，受世界范圍因特網(wǎng)、多媒體通信和商業(yè)運營的驅動，對寬帶電信服務的需求增長迅猛?，F(xiàn)有電信網(wǎng)絡帶寬容量有限，將衛(wèi)星和ATM網(wǎng)絡結合起來可以提供功能

2、強勁的通信系統(tǒng)，能滿足當前及未來政府、公司、醫(yī)療和教育市場需求。寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡的媒體接入控制協(xié)議(MACprotocol)在保障各類業(yè)務服務質量的同時，對提高衛(wèi)星信道的利用率起著重要作用，對寬帶衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡MAC協(xié)議的研究是寬帶衛(wèi)星網(wǎng)絡技術的重要研究課題。對于寬帶地球同步軌道(GEO)衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡，較大的傳播時延使得在保障衛(wèi)星信道利用率的同時，減小業(yè)務的端-端時延成為寬帶GEO衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡MAC協(xié)議研究的重點。 論文針對寬帶

3、衛(wèi)星ATM網(wǎng)絡環(huán)境，提出適合ATM多業(yè)務的混合式自由/隨機預約自適應分配CFRRAA(CombinedFree/RandomReservationAdaptiveAssignment)協(xié)議。CFRRAA協(xié)議成功地結合了混合式按需/自由分配CFDAMA(CombinedFree/DemandAssignmentMultipleAccess)及隨機預約自適應分配(RRAA：RandomReservationAdaptiveAssignmen

4、t)協(xié)議的特點，采用MF-TDMA方式，在由有限個突發(fā)信源地面站組成的地球同步軌道衛(wèi)星網(wǎng)絡中，提供了較好的時延性能。 本文研究在傳輸ON-OFF信源情形下，如何提高CFRRAA協(xié)議的時延性能。CFRRAA協(xié)議相對于RRAA協(xié)議作兩方面改進，一方面對rt-VBR(實時可變比特率)業(yè)務實施可變DAMA速率分配，可節(jié)省信道資源；另一方面，對UBR業(yè)務實施不同的發(fā)送/預約策略，同時充分實施剩余時隙再分配，改善UBR業(yè)務端—端時延。論文給

5、出了CFRRAA協(xié)議的性能評估方法。通過對CFRRAA協(xié)議的數(shù)學分析，獲得了決定協(xié)議性能的主要因素。CFRRAA協(xié)議的計算機仿真評估采用功能強大的網(wǎng)絡仿真軟件OPNET，論文給出了CFRRAA協(xié)議的OPNET仿真模型。 提出了對于CBR、rt-VBR業(yè)務采用混合式隨機接入/捎帶預約方式的CFRRAA-CR(Combinedrandomaccess/piggybackingRequest)協(xié)議，在自由接入時隙仍采用與RRAA協(xié)議相

6、同的策略以時隙Aloha方式發(fā)送UBR業(yè)務分組。仿真結果表明，CFRRAA-CR協(xié)議與RRAA及D-RRAA協(xié)議相比，具有改善rt-VBR時延/吞吐量性能的優(yōu)勢。 基于CFRRAA-CR，對于UBR業(yè)務提出了采用混合式隨機發(fā)送/捎帶預約方式的CFRRAA-CR(RaP)(combinedRandomsending/Piggybackingrequest)協(xié)議計算機仿真模型，對CFRRAA-CR(RaP)協(xié)議的性能進行了計算機仿真

7、性能分析，在傳輸不同突發(fā)強度的IPP(InterruptedPoissonProcess)、IFP(InterruptedFluidProcess)信源情形下，對CFRRAA-CR(RaP)協(xié)議和RRAAA、D-RRAA協(xié)議的性能進行了比較、分析，仿真結果說明，由于結合了隨機發(fā)送和捎帶預約方式的優(yōu)勢，CFRRAA-CR(RaP)協(xié)議能提高協(xié)議的時延性能。 提出一種采用輪詢策略(RoundRobinstrategy)發(fā)送UBR業(yè)務

8、分組的CFRRAA-CR(RR)協(xié)議，在此基礎，又提出采用混合式輪詢發(fā)送/兼捎帶預約(combinedRoundrobinsending/Piggybackingrequeststrategy)策略的CFRRAA-CR(RP)協(xié)議，給出了CFRRAA-CR(RR)和CFRRAA-CR(RP)協(xié)議的計算機仿真模型。通過計算機仿真，在傳輸不同突發(fā)強度的IPP、IFP信源情形下，對CFRRAA-CR(RP)協(xié)議和CFRRAA-CR(RR)、C

9、FRRAA-CR(RaP)、RRAA、D-RRAA協(xié)議的性能進行了比較。計算機仿真結果證明：在傳輸不同突發(fā)強度的IPP、IFP信源情形下，CFRRAA-CR(RP)協(xié)議能實現(xiàn)更佳的時延/吞吐量性能，滿足更低的時延約束要求。 針對CFRRAA-CR(RaP)協(xié)議上行鏈路幀剩余時隙提出優(yōu)化改進方案，給出對于UBR業(yè)務采用加權自由時隙分配的CFRRAA-CR(W)(Weightedfreeassignment)協(xié)議和采用預測預約時隙分

10、配的CFRRAA-CR(P)(Predictiverequest)協(xié)議。在對各協(xié)議進行描述后，介紹協(xié)議的計算機仿真模型，通過仿真，證明在改善UBR業(yè)務端—端時延性能方面，CFRRAA-CR(P)協(xié)議具有優(yōu)于CFRRAA-CR(W)、CFRRAA-CR(RP)和CFRRAA-CR(RaP)協(xié)議的特點。最后采用相同突發(fā)強度但相關特性不同的IFP和Pareto信源模型作協(xié)議性能比較，得出信源相關特性對協(xié)議性能評估起重要影響作用的結論。