衛星通信系統跨層帶寬分配研究范文
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作為通信領域的主要構成部分，衛星通信系統近年來逐漸傾向于高頻率、高速率以及大帶寬等特征，以寬帶多媒體通信網絡作為系統設計主要目標。但因其自身仍以Ku頻段為主提供系統容量，很難使用用戶的業務需要，要求做好跨層帶寬分配工作，并將更多多媒體通信技術引入其中，使衛星通信系統適用性更強。因此，對跨層技術與多媒體通信技術在系統中的設計與應用分析具有十分重要的意義。
1跨層技術的相關概述
關于跨層技術，根據以往學者研究，其在寬帶衛星標準中主要體現在：第一，返向信道協議，其將系統中的多址接入方式、物理層定義、交互式模型以及管理模塊等進行明確。第二，衛星網絡標準，該標準中更傾向于將MAC/SLC層定義、物理層定義等融入其中，并考慮在鏈接控制、衛星鏈路控制等方面制定標準協議。第三，跨層技術內容，主要包括QoS結構、TCP加強技術等。事實上，跨層技術在通信系統中側重于Qos結構、MAC層以及物理層等方面，通過設計完善有利于通信系統整體容量提升，而且在抵抗雨衰方面的能力得以提高。
2跨層系統模型的設計
2.1跨層系統模型的設計在衛星通信系統中，其存在較為明顯信道條件差、系統時延大等特征，無法符合QoS要求與交互式業務需求，需要通過跨層設計使系統整體性能得以優化。模型構建中首先需從應用層設計著手，一般應用層是用戶業務屬性的具體表現，若底層網絡協議較為單一，其將難以滿足用戶業務需求。因此，將跨層技術應用其中，主要需結合業務時延、QoS要求、數據速率特征等相關要求，確保相應網絡協議得以優化。其次，從傳輸層設計角度，其主要用于連接端與端，相關的如吞吐量、擁塞窗口以及往返時間等都可作為設計的重要參數。以其中擁塞窗口為例，一旦系統因無線信道條件過差而發生數據丟失情況，此時系統傳輸效率將受到影響，對此便需明確擁塞窗口的相關參數。再次，網絡層的設計，該部分設計的目的主要在于做好IP數據包尋址、路由選擇等控制，將跨層技術的引入其中可保證數據包的發送更為便捷，如應用層、網絡層間，跨層技術的應用主要表現在利用應用層相關QoS信息、業務優先級等使網絡層路由策略被合理優化，這樣數據包的轉發可自動進行尋址。最后，數據鏈路層，該部分功能側重于合理分配時隙資源，將跨層技術引入其中，主要使鏈路傳輸的可靠性得以保障。例如，對于不同應用層業務，在數據幀處理過程中應注意對不同時延要求、可靠性要求進行采取不同的跨層設計方式，如數據幀要求具有較高的可靠性，應注重通過ARQ層跨層設計使該問題得以解決，而對于數據幀具有低時延要求問題，要求進行優先處理。除此之外，模型設計過程中還需考慮到物理層設計內容，其功能在于數據傳輸過程中，能夠使數據控制在相應的誤碼率范圍。將跨層技術引入其中，如編譯碼技術，其便是對應用層、物理層進行跨層設計的重要方式。
2.2跨層帶寬分配設計在帶寬分配設計中，首先需進行分配框架的構建，主要以應用層、傳輸層、網絡層、MAC層、物理層為主。其中應用層框架內，QoS相關參數主要表現在響應時間、優先級等方面；傳輸層中的QoS參數以時延為主；網絡層參數包括帶寬要求、丟包率以及時延等；物理層側重于符號速率以及誤碼率；而MAC層注重對預留寬帶、可持續速率等參數進行分析。其次，需做好分配約束條件的設計。以MF-TDMA接入方式為例，其是現代大多通信系統中常用的多址接入方式，其在約束條件上主要表現為：對于不同衛星終端避免應用同一時隙資源、帶寬分配中避免存在時間重疊問題、帶寬分配上限以一個載波容量為主。
3多媒體通信技術的應用
單純依托于跨層設計，衛星通信系統在通信功能上將無法得到最大程度的發揮，需將多媒體通信技術引入其中，這樣在系統應用下用戶之間可實時交換信息。具體技術應用主要表現在H.264/AVC標準的制定、視頻誤碼控制以及去塊濾波器等方面。其中在標準制定中，可靠率對數字視頻引入相應的編解碼標準，即H.264，其又可叫做AVC，利用其對系統進行解碼，可使解碼效率得以提高，而從壓縮圖像方面看，該標準在保持較高數據壓縮率的同時不會過多占用網絡帶寬，能夠最大程度的節約帶寬資源。在誤碼控制方面，以視頻信號為例，系統傳輸信號過程中往往存在中斷、延遲等問題，容易出現丟包或誤碼現象，所以需引入誤碼掩碼技術，可通過有效的解碼形式對接收端信息進行分析，若存在數據丟失情況可直接進行恢復。另外，去塊濾波器方面，其作用在于將解碼塊效應進行解決，通常解碼完成后很可能存在虛假邊界現象，特別引入H.264/AVC，這種現象更為明顯，所以需通過去塊濾波器使視頻質量得到提升。
4結語
跨層技術與多媒體通信技術的應用是提高衛星通信系統整體性能的重要途徑。實際應用過程中應正視跨層技術的基本內涵，做好跨層模型的設計，同時還需考慮將去塊濾波器、誤碼掩碼技術以及H.264標準引入其中，使體統應用能力得以提升，更好地為其所在行業領域服務。
作者：孟祥輝 單位：國家新聞出版廣電總局無線局五四二臺