[发明专利]一种宽带多媒体卫星系统带宽请求方法

说明书

技术领域

本发明涉及卫星通信技术领域，具体涉及一种宽带多媒体卫星系统带宽请求方法。

背景技术

宽带多媒体卫星(Broadband Satellite Multimedia BSM)系统以传输高速宽带多媒体业务为主要特色近年来获得了迅猛发展。与传统卫星通信系统相比，其最大的不同之处在于承载的业务由低速的数据、话音业务转变为集图像、声音、视频、文本为一体的高速率、交互式多媒体业务。由于系统承载的用户数更多，业务突发性更强，为系统的带宽管理带来更加严峻的挑战。

BSM系统中带宽管理主要采用按需方式，也称BoD(Bandwidth on Demand)方式，即系统根据用户终端的请求进行带宽的动态管理。BoD分为带宽请求和带宽分配两个环节。完成带宽请求的实体是位于用户终端的带宽管理代理，完成带宽分配的实体是位于星上或地面控制中心的带宽管理单元。带宽请求是指用户终端根据带宽需求估计(Bandwidth Requirement Estimation BRE)算法生成带宽请求值并以适当方式发送至带宽管理单元的过程。带宽请求涉及带宽请求发送方式和带宽需求估计两部分。带宽请求方式有随机、固定和捎带三种。目前普遍采用的是带宽需求估计算法为Le-Ngoc和Mahammed提出的基于接收状态更新的带宽需求估计(Receiving UpdateBandwidth Requirement Estimation RU-BRE)算法。

带宽请求的发送可采用随机、固定、捎带等方式，随机方式是指带宽请求以随机ALOHA的方式接入，随机方式的实时性好，但可靠性不高；固定方式指系统为终端固定预留专门用于发送带宽请求的信道，固定方式的可靠性高，但在带宽请求到达不连续时，容易造成带宽资源的浪费；捎带方式是将带宽请求捎带在业务信息当中进行发送，捎带方式的优点是充分利用带宽资源，但前提是终端必须有正在发送的业务信息。

带宽需求估计算法是带宽动态请求的核心，带宽需求估计算法的设计直接影响到所承载业务的服务质量和带宽的利用效率。目前一种典型的带宽需求估计算法是由Le-Ngoc和Mahammed提出的RU-BRE算法，算法流程如图1所示。该方法基于“拖欠”时隙(Due slots)的对带宽需求进行计算。在终端采用时分多址接入(TDMA TimeDivision Multiple Access)或多频时分多址接入(Multifrequency Time Division MultipleAccess MF-TDMA)体制，每个时隙传输一个分组，带宽管理单元每次分配一个时隙的前提下，N_due为用户终端发出请求但未得到分配的时隙数(称为“拖欠时隙”Dueslots)，初始值为0。终端在接收到的下行广播信息中搜索发送到本终端的带宽分配信息，每收到一个带宽分配信息，按照式(1)重新生成“拖欠时隙”的估计值N_due，并根据带宽分配信息调度下一次分组发送时机（Packet Transmission Opportunity PTO）。

N_due＝N_due-1                                    (1)

当PTO到来时，根据式(2)计算带宽请求R：

R＝(Q-1)-N_due                                   (2)

其中Q为缓存队列长度，将带宽请求R捎带在业务信息上进行发送，并按照式(3)对N_due进行更新：

N_due＝N_due+R                                    (3)

该算法的问题在于：

(1)算法建立在系统响应时延与星地传播时延相等的假设前提下，认为终端收到带宽分配信息的时刻与带宽分配信息指示的发送时刻相同，但实际当中二者并不相同。该假设可能造成“拖欠时隙”估计值与实际值的偏差较大，从而影响了带宽使用效率，因此需要改变请求值更新的方式，确保“拖欠时隙”数目的估计值与实际值之间的偏差尽可能小；

(2)算法建立在带宽请求总能够被正确接收和满足的前提下，然而在信道恶劣或随机接入情况下，终端发出的带宽请求可能无法被正确接收，在这种情况下会造成带宽管理代理和带宽管理单元之间信息的失步，进一步会影响到带宽利用率，因此需要采取一定的措施保证带宽管理代理与带宽管理单元的同步。