衛(wèi)星通信系統(tǒng)跨層帶寬分配研究范文

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作為通信領(lǐng)域的主要構(gòu)成部分，衛(wèi)星通信系統(tǒng)近年來(lái)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(wǎng)絡(luò)作為系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要目標(biāo)。但因其自身仍以Ku頻段為主提供系統(tǒng)容量，很難使用用戶的業(yè)務(wù)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(shù)引入其中，使衛(wèi)星通信系統(tǒng)適用性更強(qiáng)。因此，對(duì)跨層技術(shù)與多媒體通信技術(shù)在系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)與應(yīng)用分析具有十分重要的意義。

1跨層技術(shù)的相關(guān)概述

關(guān)于跨層技術(shù)，根據(jù)以往學(xué)者研究，其在寬帶衛(wèi)星標(biāo)準(zhǔn)中主要體現(xiàn)在：第一，返向信道協(xié)議，其將系統(tǒng)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(jìn)行明確。第二，衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)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(wèi)星鏈路控制等方面制定標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。第三，跨層技術(shù)內(nèi)容，主要包括QoS結(jié)構(gòu)、TCP加強(qiáng)技術(shù)等。事實(shí)上，跨層技術(shù)在通信系統(tǒng)中側(cè)重于Qos結(jié)構(gòu)、MAC層以及物理層等方面，通過(guò)設(shè)計(jì)完善有利于通信系統(tǒng)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(tǒng)模型的設(shè)計(jì)

2.1跨層系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)在衛(wèi)星通信系統(tǒng)中，其存在較為明顯信道條件差、系統(tǒng)時(shí)延大等特征，無(wú)法符合QoS要求與交互式業(yè)務(wù)需求，需要通過(guò)跨層設(shè)計(jì)使系統(tǒng)整體性能得以優(yōu)化。模型構(gòu)建中首先需從應(yīng)用層設(shè)計(jì)著手，一般應(yīng)用層是用戶業(yè)務(wù)屬性的具體表現(xiàn)，若底層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議較為單一，其將難以滿足用戶業(yè)務(wù)需求。因此，將跨層技術(shù)應(yīng)用其中，主要需結(jié)合業(yè)務(wù)時(shí)延、QoS要求、數(shù)據(jù)速率特征等相關(guān)要求，確保相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議得以優(yōu)化。其次，從傳輸層設(shè)計(jì)角度，其主要用于連接端與端，相關(guān)的如吞吐量、擁塞窗口以及往返時(shí)間等都可作為設(shè)計(jì)的重要參數(shù)。以其中擁塞窗口為例，一旦系統(tǒng)因無(wú)線信道條件過(guò)差而發(fā)生數(shù)據(jù)丟失情況，此時(shí)系統(tǒng)傳輸效率將受到影響，對(duì)此便需明確擁塞窗口的相關(guān)參數(shù)。再次，網(wǎng)絡(luò)層的設(shè)計(jì)，該部分設(shè)計(jì)的目的主要在于做好IP數(shù)據(jù)包尋址、路由選擇等控制，將跨層技術(shù)的引入其中可保證數(shù)據(jù)包的發(fā)送更為便捷，如應(yīng)用層、網(wǎng)絡(luò)層間，跨層技術(shù)的應(yīng)用主要表現(xiàn)在利用應(yīng)用層相關(guān)QoS信息、業(yè)務(wù)優(yōu)先級(jí)等使網(wǎng)絡(luò)層路由策略被合理優(yōu)化，這樣數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)可自動(dòng)進(jìn)行尋址。最后，數(shù)據(jù)鏈路層，該部分功能側(cè)重于合理分配時(shí)隙資源，將跨層技術(shù)引入其中，主要使鏈路傳輸?shù)目煽啃缘靡员Ｕ稀＠纾瑢?duì)于不同應(yīng)用層業(yè)務(wù)，在數(shù)據(jù)幀處理過(guò)程中應(yīng)注意對(duì)不同時(shí)延要求、可靠性要求進(jìn)行采取不同的跨層設(shè)計(jì)方式，如數(shù)據(jù)幀要求具有較高的可靠性，應(yīng)注重通過(guò)ARQ層跨層設(shè)計(jì)使該問(wèn)題得以解決，而對(duì)于數(shù)據(jù)幀具有低時(shí)延要求問(wèn)題，要求進(jìn)行優(yōu)先處理。除此之外，模型設(shè)計(jì)過(guò)程中還需考慮到物理層設(shè)計(jì)內(nèi)容，其功能在于數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中，能夠使數(shù)據(jù)控制在相應(yīng)的誤碼率范圍。將跨層技術(shù)引入其中，如編譯碼技術(shù)，其便是對(duì)應(yīng)用層、物理層進(jìn)行跨層設(shè)計(jì)的重要方式。

2.2跨層帶寬分配設(shè)計(jì)在帶寬分配設(shè)計(jì)中，首先需進(jìn)行分配框架的構(gòu)建，主要以應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、MAC層、物理層為主。其中應(yīng)用層框架內(nèi)，QoS相關(guān)參數(shù)主要表現(xiàn)在響應(yīng)時(shí)間、優(yōu)先級(jí)等方面；傳輸層中的QoS參數(shù)以時(shí)延為主；網(wǎng)絡(luò)層參數(shù)包括帶寬要求、丟包率以及時(shí)延等；物理層側(cè)重于符號(hào)速率以及誤碼率；而MAC層注重對(duì)預(yù)留寬帶、可持續(xù)速率等參數(shù)進(jìn)行分析。其次，需做好分配約束條件的設(shè)計(jì)。以MF-TDMA接入方式為例，其是現(xiàn)代大多通信系統(tǒng)中常用的多址接入方式，其在約束條件上主要表現(xiàn)為：對(duì)于不同衛(wèi)星終端避免應(yīng)用同一時(shí)隙資源、帶寬分配中避免存在時(shí)間重疊問(wèn)題、帶寬分配上限以一個(gè)載波容量為主。

3多媒體通信技術(shù)的應(yīng)用

單純依托于跨層設(shè)計(jì)，衛(wèi)星通信系統(tǒng)在通信功能上將無(wú)法得到最大程度的發(fā)揮，需將多媒體通信技術(shù)引入其中，這樣在系統(tǒng)應(yīng)用下用戶之間可實(shí)時(shí)交換信息。具體技術(shù)應(yīng)用主要表現(xiàn)在H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)的制定、視頻誤碼控制以及去塊濾波器等方面。其中在標(biāo)準(zhǔn)制定中，可靠率對(duì)數(shù)字視頻引入相應(yīng)的編解碼標(biāo)準(zhǔn)，即H.264，其又可叫做AVC，利用其對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行解碼，可使解碼效率得以提高，而從壓縮圖像方面看，該標(biāo)準(zhǔn)在保持較高數(shù)據(jù)壓縮率的同時(shí)不會(huì)過(guò)多占用網(wǎng)絡(luò)帶寬，能夠最大程度的節(jié)約帶寬資源。在誤碼控制方面，以視頻信號(hào)為例，系統(tǒng)傳輸信號(hào)過(guò)程中往往存在中斷、延遲等問(wèn)題，容易出現(xiàn)丟包或誤碼現(xiàn)象，所以需引入誤碼掩碼技術(shù)，可通過(guò)有效的解碼形式對(duì)接收端信息進(jìn)行分析，若存在數(shù)據(jù)丟失情況可直接進(jìn)行恢復(fù)。另外，去塊濾波器方面，其作用在于將解碼塊效應(yīng)進(jìn)行解決，通常解碼完成后很可能存在虛假邊界現(xiàn)象，特別引入H.264/AVC，這種現(xiàn)象更為明顯，所以需通過(guò)去塊濾波器使視頻質(zhì)量得到提升。

4結(jié)語(yǔ)

跨層技術(shù)與多媒體通信技術(shù)的應(yīng)用是提高衛(wèi)星通信系統(tǒng)整體性能的重要途徑。實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中應(yīng)正視跨層技術(shù)的基本內(nèi)涵，做好跨層模型的設(shè)計(jì)，同時(shí)還需考慮將去塊濾波器、誤碼掩碼技術(shù)以及H.264標(biāo)準(zhǔn)引入其中，使體統(tǒng)應(yīng)用能力得以提升，更好地為其所在行業(yè)領(lǐng)域服務(wù)。

作者：孟祥輝 單位：國(guó)家新聞出版廣電總局無(wú)線局五四二臺(tái)