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基于MATLAB的卫星通信资源分配教学软件设计

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计算机技术与发展 2024年第4期34卷 187-192页

作者：张晨刘子威南京邮电大学通信与信息工程学院江苏南京210003

系统资源的优化分配是提升卫星通信系统容量和用户业务满足度的重要技术手段之一,也是卫星通信课程教授的重点内容。影响卫星通信系统资源分配的因素复杂且动态变化,但现有的课程教学大多以静态条件下的资源分配为主,也很难建设以实物... 详细信息

系统资源的优化分配是提升卫星通信系统容量和用户业务满足度的重要技术手段之一,也是卫星通信课程教授的重点内容。影响卫星通信系统资源分配的因素复杂且动态变化,但现有的课程教学大多以静态条件下的资源分配为主,也很难建设以实物为主的卫星通信教学环境,而且传统的理论教学直观性不强,不利于学生掌握相关知识点。为直观演示多种条件变化下的卫星资源分配,提升学生的学习兴趣,基于MATLAB软件利用图形用户界面工具设计开发了卫星资源动态分配教学演示软件,涵盖用户业务需求、链路雨衰、频谱资源等条件变化下的资源分配,并进一步设置了不同的资源分配算法进行对比分析。该教学软件可交互性强、直观性强、架构灵活,并在设计过程中贯彻组件化、模块化、接口化思想。实际教学效果表明,该软件对卫星资源分配的仿真效果良好,可以更好地辅助教师授课、帮助学生掌握知识点。

关键词：卫星通信课程卫星资源分配虚拟仿真教学软件可视化

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基于卫星切片网络的计算资源和无线资源联合分配机制的研究

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基于卫星切片网络的计算资源和无线资源联合分配机制的研究

作者：杜琴北京邮电大学

学位级别：硕士

随着数据流量的爆炸式增长,卫星网络作为最具潜力的通信网络之一,其自身存在的功能单一、灵活性不足以及传播时延长等问题急需解决。同时,为了更加有效地利用越发稀缺的卫星资源,针对目前资源分配算法存在的业务优先级和信道条件等因素... 详细信息

随着数据流量的爆炸式增长,卫星网络作为最具潜力的通信网络之一,其自身存在的功能单一、灵活性不足以及传播时延长等问题急需解决。同时,为了更加有效地利用越发稀缺的卫星资源,针对目前资源分配算法存在的业务优先级和信道条件等因素考虑不足、资源浪费、单一资源类型无法实现高效利用等问题,我们需要对现有的卫星网络架构和资源分配方案,提出自己的想法。本文通过对带宽和计算资源分配方面的深入研究,分析了如何在适应该场景的基础上,解决资源分配相关的问题,提高系统的性能。首先,本文基于对现有卫星网络架构以及5G（5th generation mobile networks,第五代移动通信技术）关键技术的研究,设计了基于网络切片和移动边缘计算的软件定义卫星网络的新型架构,该架构通过软件定义网络技术将数控分离,实现了网络和硬件的独立更新;利用网络切片技术实现更快更灵活的差异化服务提供;在时延较为敏感的切片中,通过部署移动边缘计算服务器来降低网络流量压力,减少业务时延。其次,在本文提出的新型网络架构基础上,提出了基于强化学习的动态带宽切片策略。与其他切片不同的是,本策略通过使用强化学习算法动态地学习无线环境知识,从而动态地更新分配给切片的数量;通过建立了综合考虑用户公平性、业务QoS（Quality of Service,服务质量）以及信道质量的效用模型作为奖励函数,以实现系统效用最大化的目标;同时,策略在效用函数以及Q-learning的动作采用了接入控制机制,避免了无效的分配。仿真证明了所提出的动态带宽切片策略在提高资源利用率和系统效用方面有较好的效果。最后,在本文提出的新型网络架构中的时延敏感型切片场景中,提出了基于深度强化学习的计算资源和带宽资源联合分配策略。由于该策略服务的场景更为复杂,本策略采用深度强化学习进行两种资源的动态分配;为实现计算资源和带宽资源的细粒度结合,本策略通过研究两种资源对系统效用以及对彼此产生的效用的影响,建立了两种资源联合分配的效用模型;同时,基于动态带宽切片策略中的接入控制思想,本策略通过改进实现了避免无效的资源分配和挑选计算任务传送至中心,以更大限度地提高系统效用和资源利用率,而仿真也证明了该策略在这方面的有效性。

关键词：卫星网络卫星网络架构卫星资源分配深度强化学习效用最大化

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一种航天侦察任务-资源匹配的负载均衡方法

国防科技大学学报 2011年第2期33卷 95-99页

作者：谈群彭黎李志猛祁炜国防科技大学信息系统工程重点实验室湖南长沙410073 空军雷达学院陆基预警监视装备系湖北武汉430019

当前航天侦察任务预处理方法一般仅从任务需求的角度考虑资源分配问题,容易导致负载不均衡,对此提出了一种综合考虑任务需求与资源负载的任务-资源匹配方法。分析了资源负载均衡需要考虑的任务要素以及相应的描述方法,提出用任务执行概... 详细信息

当前航天侦察任务预处理方法一般仅从任务需求的角度考虑资源分配问题,容易导致负载不均衡,对此提出了一种综合考虑任务需求与资源负载的任务-资源匹配方法。分析了资源负载均衡需要考虑的任务要素以及相应的描述方法,提出用任务执行概率度量卫星资源负载状况,基于任务流模型给出了单任务执行概率的估算公式,并给出了一种简易的多任务执行概率求解算法。综合考虑任务的任务量、优先级、执行效果与执行概率,提出了航天侦察任务-资源匹配的负载均衡模型,并给出了一种启发式求解算法,模拟实验表明负载均衡方法可以有效提高卫星资源利用率以及侦察效益。

关键词：航天侦察卫星资源分配负载均衡任务流

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基于DVB-RCS2系统的资源分配研究

基于DVB-RCS2系统的资源分配研究

作者：劳星淇北京邮电大学

学位级别：硕士

在卫星带宽资源分配这一问题上,目前已有的资源分配算法存在带宽资源浪费、实际吞吐量很小、对服务流的优先级考虑不足等问题,此外大多数算法都存在只针对少数参数进行优化或需要特殊的条件下才能发挥良好优化特性等问题,而且许多方案... 详细信息

在卫星带宽资源分配这一问题上,目前已有的资源分配算法存在带宽资源浪费、实际吞吐量很小、对服务流的优先级考虑不足等问题,此外大多数算法都存在只针对少数参数进行优化或需要特殊的条件下才能发挥良好优化特性等问题,而且许多方案随着第五代通信技术(5G)时代软件定义网络(Software Defined Network,SDN)等技术的出现和应用需要进行适应性调整。本文针对卫星数字视频广播协议(Digital Video Broadcast-Return Channle System 2,DVB-RCS2)的通用流封装(Generic Stream Encapsulation,GSE)包的资源分配过程,深入研究了带宽和功率资源分配的技术特点,分析了新场景下资源分配取得的优势和需要解决的新兴问题。首先,本文在DVB-RCS2协议的基础上研究并分析了GSE,SDN等技术,设计了卫星资源分配系统的总体框架,指明了亟待解决的关键性技术问题。其次,提出智能选择带宽分配算法实现在不同条件下自动选择更加适合的资源分配优化算法。这是一种解决这类优化问题的新思路,不同于以往单一算法在数学优化方面的绞尽脑汁,利用了众多优秀的优化算法来不断完善自我。通过数学建模,建立了对资源分配算法统一的评价体系,能够综合考虑时延、填充率等影响因素,优于以往模型只单独考虑某一影响因素。使用朴素贝叶斯分类算法,通过新建立的评价标准在多种资源分配优化算法中选择合适的算法。本文提出两种资源分配优化算法,权重选择算法和潜力遗传算法。以这两种算法为基础,实现对卫星资源分配的优化,提高对卫星资源的利用率。最后,通过仿真将SDN和非正交多址接入(Non-Orthogonal Multiple Access,NOMA)应用于卫星,改善卫星资源紧缺的问题,在此过程中需要进行用户匹配和新型资源分配。针对第一个问题,本文使用信道环境感知的自适应编码调制(Adaptive Coding and Modulation,ACM)技术,消除不完全信道状态信息估计产生的影响,继而通过延迟接受算法完成用户匹配。针对第二个问题,考虑服务质量(Quality of Service,QoS)与公平性原则并通过并行多目标量子粒子群算法实现带宽资源,功率资源和SDN技术引入的计算资源的联合分配,达到最终优化资源分配,提升系统资源利用率的目的。本文通过仿真验证了所提出的基于NOMA和SDN卫星的联合资源分配方案的可行性和有效性。

关键词：卫星通信卫星资源分配能效优化 SDN NOMA

全IP应用卫星通信网络管理控制系统的设计与实现

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全IP应用卫星通信网络管理控制系统的设计与实现

作者：魏振宁西安电子科技大学

学位级别：硕士

近年来随着卫星通信技术的迅猛发展,卫星网的建设工程越来越多地应用到很多领域中,在军事和民用通信中发挥着重用的作用。在卫星网通信研究领域中,如何选择卫星通信技术体制、定义支持的业务和业务接入方式、规划卫星资源应用策略、保... 详细信息

近年来随着卫星通信技术的迅猛发展,卫星网的建设工程越来越多地应用到很多领域中,在军事和民用通信中发挥着重用的作用。在卫星网通信研究领域中,如何选择卫星通信技术体制、定义支持的业务和业务接入方式、规划卫星资源应用策略、保证服务质量,是该领域研究的重要内容。本文以某卫星通信网工程项目为背景,研究和讨论了全IP应用卫星通信网络管理控制系统的设计与实现问题。本文紧密结合工程实际需求,主要研究了某FDMA/DAMA卫星系统中的网络管理控制系统,该控制系统中所有实际业务均采用基于IP接入。论文为网络管理控制系统提出了可行的总体框架方案,分析了网络管理控制系统的基本工作流程,深入讨论了多项关键技术。本文的主要工作有：(1)研究和讨论了网络管理控制系统和网络管理中心的功能体系结构,给出了该网络管理控制系统的设计方案;(2)分析了实现该系统软件的关键技术,重点讨论了纯ALOHA体制的申请保证技术,并对该技术进行了仿真试验;(3)在开发卫星网络管理控制系统中,设计和实现了网络管理中心人机界面软件,满足了该系统的应用需求。本文研究和讨论的网络管理控制系统经过了严格的测试,运行稳定可靠,为将来类似卫星通信系统的设计和建设提供了一定的思路和参考经验。

关键词：卫星资源分配业务申请保证通信遮挡恢复区域子网

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基于在轨计算的低轨卫星智能化技术研究

信息通信技术 2023年第6期17卷 50-55页

作者：郗传秀孙其博王尚广北京邮电大学深圳研究院深圳518000

从“新空间”时代卫星在轨计算的发展现状出发,文章探讨基于在轨计算的卫星智能化面临的挑战和解决方案,包括卫星资源分配与星载任务调度技术、空间容错技术以及星载推理加速技术,最后介绍低轨卫星智能化研究未来的发展趋势。

关键词：低轨卫星在轨计算卫星资源分配卫星容错技术星载推理加速技术

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